В рамках Международного форума технологического развития «Технопром-2026» состоялась панельная дискуссия «Прорывные решения для систем накопления энергии: обеспечение отрасли сырьем и компонентами российского производства». Специалисты обсудили состояние технологий производства сырья для выпуска отечественных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА).
В настоящее время технологии производства различных компонентов для создания литий-ионных аккумуляторов находятся на самых различных стадиях. Участники панельной дискуссии говорили о тех проектах, которые находятся на стадии завершения НИОКР: апробации мелких партий в условиях промышленного производства.
Ведущий научный сотрудник ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» кандидат химических наук Владимир Львович Кузнецов рассказал о том, как развивается проект по разработке промышленных технологий синтеза многостенных углеродных нанотрубок — компонентов для производства литий-ионных аккумуляторов.
«По современным оценкам, ЛИА в будущем сменят натрий-ионные, затем — кремниевые, производство которых без углеродных нанотрубок немыслимо, — отмечает Владимир Кузнецов. — Институт катализа может масштабировать технологию синтеза нанотрубок с псевдосжиженным слоем, когда при помощи катализатора из воздушной среды (например, водорода) образуется твердое вещество — углерод — и наращивается углеродная нанотрубка. У нас уже есть 6-метровая установка, позволяющая получать до 3 тонн трубок в год, по многим показателям превосходящих нанотрубки производства LG. К концу года мы планируем сформировать техническое задание на проектирование установки, способной производить 75 тонн УНТ в год».
Заведующий лабораторией синтеза новых материалов Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН доктор физико-математических наук Дмитрий Владимирович Смовж рассказал о разработках ИТ в области модификации углеродных материалов и взаимодействии с индустриальными партнерами в области компонентов для литий-ионных аккумуляторов.
«Наш институт давно занимается различными углеродными материалами, в частности углеродными добавками, которые мы делаем по заказу крупнейшего отечественного производителя литий-ионных аккумуляторов “Рэнэра”, а также АО “ТВЭЛ”, входящих в ГК “Росатом”, — рассказал Дмитрий Смовж. — Задача по импортозамещению компонентов для ЛИА очень масштабная, она требует постоянно повышать степень локализации их производства. Одна из главных проблем — базовый углеродный материал, который необходим для создания УНТ и практически не производится в России. Есть ряд разработок, позволяющих получать этот материал на основе природного или синтетического графита».
Решение задачи по импортозамещению, поставленной перед специалистами ИТ СО РАН индустриальным партнером, состояло из нескольких этапов. Ученые исследовали добавки, предложенные на рынке, далее выделяли из них углеродный материал и анализировали и воспроизводили его структуру. Затем необходимо было разработать технологию производства, соответствующую экономическим потребностям заказчика, а самое главное — масштабируемую.
«Этой задачей мы занимались в течение прошлого года, работая с двумя типами добавок, отобранных ”Рэнэрой“, — исследовали их физико-химические свойства, жидкую и твердую фазу. Наш способ производства углеродного материала основан на плазменных технологиях, — пояснил Дмитрий Смовж. — Мы конструируем плазмотроны различного типа с графитовыми электродами, в качестве газовой среды используем чистый метан. В будущем мы планируем адаптировать эту систему не только для синтеза графитизированного углеродного нанопорошка, но и добавлять каталитически активные частицы, чтобы увеличить выход углеродных нанотрубок».
Директор Центра новых химических технологий — Омского подразделения ФИЦ ИК СО РАН кандидат химических наук Олег Валерьевич Потапенко рассказал о малотоннажном производстве УНТ как об этапе перехода к промышленным масштабам.
Исследователь отметил основные направления разработки углеродных материалов и их опытного производства в ЦНХТ: «В первую очередь это электропроводный технический углерод нескольких марок. Мы используем традиционный спечной способ, самый дешевый и доступный. В год мы можем производить 15 тысяч тонн различных марок такого углерода, сопоставимого по качеству с зарубежными аналогами и подходящего для использования в том числе и в производстве литий-ионных аккумуляторов, пластиков, резин с антистатическими свойствами. Важно, что до 2023 года это был исключительно импортный продукт. Следующее направление — это канально-технический углерод, также до недавнего времени не производившийся у нас в стране. Для его получения по запатентованным технологиями были созданы новые установки, мощностью одна тысяча тонн в год».
Говоря о литий-ионных материалах, Олег Потапенко рассказал, что на омском опытном производстве возможно получение и специализированных марок технического углерода, и углеродных композитных материалов, которые не уступают по свойствам материалам, классически применяемым в крупнотоннажном производстве сырья для ЛИА: природным и синтетическим графитам и специальным углеродным материалам. «Наша методика с помощью спечных технологий позволяет получать в промышленных масштабах, до 200 тонн в год, различные марки технического углерода», — заключил Олег Потапенко.
«Наука в Сибири»
Фото Ольги Ивановой
