Ученые топливного подразделения «Росатома» из научно-технического центра АО «Росатом Химия» создали электролит для химических источников тока, которые способны функционировать при крайне низких температурах до минус 60 градусов Цельсия.
Ирина Медведева
Источник фото: Департамент коммуникаций АО «ТВЭЛ»
Этот низкотемпературный состав успешно прошел предварительные испытания и даже показал небольшое преимущество перед существующими зарубежными аналогами.
Создание низкотемпературного электролита является логичным продолжением стратегии Росатома по формированию замкнутого цикла производства литиевых источников тока на территории России.
В условиях, когда доступ к зарубежным технологиям и компонентам ограничен, наличие собственной сырьевой базы и научно-технологических компетенций становится критическим фактором. Разработка «Росатом Химия» не только решает проблему эксплуатации батарей в экстремальных условиях, но и закладывает фундамент для серийного выпуска аккумуляторов, не зависящих от импортных поставок.
Это особенно актуально для стратегических отраслей, где отказ оборудования недопустим.
Что показали испытания
Данная разработка дает возможности для организации в РФ полного цикла выпуска аккумуляторных батарей, предназначенных для использования в Арктике, а также на полярных и космических станциях, где источники питания теряют свою эффективность из-за холода.
При сильных морозах электролит становится густым, как мед, возрастает внутреннее сопротивление элемента, усиливается концентрационная поляризация, и рабочее напряжение батареи существенно падает.
«Мы создали электролитную композицию, которая мало реагирует на переохлаждение, поэтому аккумуляторные ячейки на её основе даже при минус 60 градусах теряют не более 30% своей полной энергоёмкости по сравнению с работой при комнатной температуре.
С точки зрения конкурентоспособности, результат испытаний, показавший преимущество перед зарубежными аналогами, заслуживает особого внимания. Традиционно низкотемпературные электролиты страдают от существенного падения энергоёмкости уже при минус 40 градусах. Сохранение до 70% ёмкости при минус 60 это качественный скачок, который может изменить требования к конструкциям аккумуляторных систем в арктической технике.
В перспективе такие батареи могут найти применение не только в стационарных энергоустановках полярных станций, но и в мобильном электротранспорте, в том числе в электрических снегоходах и аэродромной технике.
Технологическая база
Как сообщает Департамент коммуникаций АО «ТВЭЛ», ключевым преимуществом российской разработки является её глубокая технологическая увязка с существующими производственными цепочками.
Топливный дивизион «Росатома» (управляющая компания АО «ТВЭЛ») предполагает снабдить отечественных изготовителей аккумуляторных ячеек основными материалами: катодным составом фторуглеродом, который производит Сибирский химический комбинат (АО «СХК»), анодом металлическим литием от Новосибирского завода химконцентратов (ПАО «НЗХК») и электролитом, выпускаемым АО «Росатом Химия».
Катодный материал на основе фторуглерода, выпускаемый на Сибирском химическом комбинате, и аноды из металлического лития новосибирского производства уже являются серийной продукцией. Электролит от «Росатом Химия» замыкает эту триаду, позволяя любому отечественному производителю ячеек получить полный комплект материалов, не покидая границ страны. Это принципиально удешевляет логистику и снижает риски срыва поставок.
Сейчас мы сотрудничаем с промышленными партнёрами для выпуска опытной партии ячеек с усовершенствованным электролитом», сообщил исполняющий обязанности генерального директора АО «Росатом Химия» Александр Селезнев.
Экономический эффект
Создание собственного низкотемпературного электролита ещё один шаг к укреплению национальной технологической независимости в сфере батарейной химии.
Экономический эффект от внедрения технологии выходит за рамки чисто оборонного или полярного применения. Способность аккумуляторов работать при экстремально низких температурах открывает новые рынки для российских производителей в регионах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. Развитие горнодобывающей промышленности, строительство инфраструктуры Северного морского пути, а также автономные системы связи и навигации требуют надёжных источников энергии. Замена дорогостоящих и капризных дизель-генераторов на аккумуляторные станции уже в ближайшие годы может стать экономически оправданной.
Кстати, читайте новости о прорывных технологиях отечественной энергетики: российские ученые продлили срок службы перовскитных солнечных батарей до 99% эффективности.
Для справки:
Электролит представляет собой раствор солей лития, которым в аккумуляторах пропитывают пористый сепаратор и электроды. Это среда, обеспечивающая перемещение катионов лития, благодаря чему становится возможным многократный заряд и разряд батареи в течение длительного времени.
Свойства электролита напрямую определяют характеристики аккумулятора: ёмкость, мощность, срок службы и безопасность. Разработанные в АО «Росатом Химия» электролиты представляют собой сложные многокомпонентные смеси высокочистых растворителей и функциональных добавок. АО «Росатом Химия» дочерняя компания АО «ТВЭЛ», объединяющая ряд активов Топливного дивизиона «Росатома» в направлении «Специальная химия».