Главная страница Публикации Литье и сплавы Промышленный нагрев Механика

Как отечественные технологии производства литий-ионных аккумуляторов вытеснят китайские

Первые литиевые аккумуляторы начали появляться в 70-х годах, а в 80-х усовершенствованная технология позволила запустить их в серийное производство. Сегодня, практически каждый пользуется мобильным телефоном. Но мало кто задумывается, какая технология применялась для производства перезаряжаемых батарей, используемых в этих телефонах.

Принцип действия и конструкция у всех аккумуляторов абсолютно идентичны - катод и анод, являющиеся электродами, погруженные в электролит. Как более активный, по химическим характеристикам, литий в батареях является катодом. Но чрезмерная активность этого металла часто приводит к негативным последствиям, вплоть до самовоспламенения элемента питания. Чтобы избежать этого, литий стали использовать в ионном состоянии - в таком виде его КПД остается неизменно высоким, а потенциальная опасность, при этом, становится значительно ниже. В данном случае, ионы лития перемещаются из катода в электролит (электролитом, например, является соляной раствор лития), при этом, анод состоит из кобальта и диоксида лития, а катод - из угля.

Литиево-ионные батареи питания, благодаря своим техническим характеристикам, в последнее время заняли устойчивые лидирующие позиции - большой цикл перезарядки, рабочий режим при температурном диапазоне от -50С до +50С, легкость . Но, производить большие перезаряжаемые батареи для автотранспорта, с применением дорогостоящего кобальта, экономически было бы не рационально. По этой причине, в последнее время и разрабатывались принципиально новые катодные материалы для крупногабаритных аккумуляторов.

Результатом этих научных изысканий стал железофосфат лития - новое катодное соединение, являющееся совершенно новым этапом в производстве аккумуляторных батарей для автотранспорта. Ранее железофосфат лития традиционно использовался в качестве изолятора, и никто и никогда не рассматривал его как материал для производства аккумуляторов. Но если применить его в роли нанокомпозиционного материала (размер частиц менее 100нм) с нанесенным на поверхность наноразмерного углеродного высокопроводящего слоя, то полученный материал по своим свойствам не уступает кобальту лития . Этот революционный технологический прорыв дает старт серийному производству аккумуляторных батарей для автотранспорта.

На начальной стадии его производства некоторые экологические аспекты были несовершенны, а конечный продукт был сильно чувствителен к малейшим технологическим сбоям и в промежуточных этапах производства соединение было не устойчиво. Но отечественным Институтом химии твердого тела и механохимии был разработан свой метод производства литий-ионых аккумуляторов. Отличительная суть данного метода заключается в полном отсутствии опасных отходов в производстве при высоком экономическом эффекте. Это стало возможным благодаря использованию трехвалентного железа, вместо более дорого двухвалентного . Экологически чистое производство позволяет экономить средства на утилизации и переработке опасных отходов. А подобные расходы всегда закладываются в себистоимость продукта, что в результате существенно увеличивает его конечную стоимость.

Новая продукция катодных материалов будет поставляться на китайский завод Thunder Sky Group Limited, который до этого использовал комплектующие своих же производителей, а также другим зарубежным партнерам. В настоящее время аналогичная продукция производится очень ограниченным числом компаний, в числе которых значатся и японские гиганты Sony и Toshiba. Но стоимость их продукции по некоторым оценкам аналитических специалистов будет превышать отечественный аналог, как минимум, вдвое.