प्रतिष्ठित प्रोफेसर और केंद्र के निदेशक आर्टेम अबाकुमोव के नेतृत्व में स्कोलटेक एनर्जी सेंटर की एक शोध टीम ने एक सुरक्षित स्थान हासिल किया।पेटेंटस्तरित निकल-समृद्ध संक्रमण धातु ऑक्साइड से बनी लिथियम-आयन बैटरियों में उच्च क्षमता वाली कैथोड सामग्री के लिए, साथ ही उनके उत्पादन के लिए एक नया हाइड्रोथर्मल माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त दृष्टिकोण।

नई विधि तेज़ और सस्ती है, औरकैथोड सामग्रीयह बाज़ार में उपलब्ध चीज़ों की तुलना में लगभग 10% अधिक समय तक चलेगा।यह तकनीक रूस में इलेक्ट्रिक परिवहन को अधिक प्रभावी ढंग से विकसित करने में सहायता करेगी।

एकागज़परिणाम प्रस्तुत करना में प्रकाशित किया गया हैऊर्जा स्रोतों का जर्नल.

"हम कैथोड सामग्री के अग्रदूत के गोलाकार कणों को कोबाल्ट हाइड्रॉक्साइड की एक पतली परत के साथ कोट करने के लिए हाइड्रोथर्मल माइक्रोवेव-असिस्टेड उपचार का उपयोग करते हैं। फिर, इसके उच्च तापमान लिथिलेशन के परिणामस्वरूपकम और अधिक घनत्व के बीच में एक घुले हुए पदार्थ का जमाव, निकट-सतह परत में गठित, और एक अद्वितीय आकारिकी - प्राथमिक कण समूह में रेडियल रूप से स्थित होते हैं, और यादृच्छिक रूप से नहीं, जैसा कि बाजार में उपलब्ध अन्य सामग्रियों के मामले में होता है," वरिष्ठ अनुसंधान वैज्ञानिक एलेक्जेंड्रा सविना ने कहा,पेटेंट और लेख के सह-लेखक।

पहले चरण में, टीम ने एक हाइड्रॉक्साइड अग्रदूत (प्रतिक्रिया में शामिल एक पदार्थ जो किसी अन्य पदार्थ के निर्माण की ओर ले जाता है) प्राप्त किया, जहां निकल, मैंगनीज और कोबाल्ट धनायन परमाणु स्तर पर सजातीय रूप से मिश्रित होते हैं।फिर कार्बामाइड के जलीय घोल और कोबाल्ट स्रोत के साथ इसके निलंबन को हाइड्रोथर्मल माइक्रोवेव रिएक्टर में रखा गया, जहां इसे लगभग 15 मिनट तक संसाधित किया गया।

उसके बाद, टीम को एक समान कोबाल्ट-समृद्ध खोल से ढका हुआ एक अग्रदूत प्राप्त हुआ।उच्च तापमान लिथिफिकेशन के चरण में, अग्रदूत को लिथियम स्रोत के साथ मिलाया जाता है और उच्च तापमान पर गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है।अब, माइक्रोवेव प्रसंस्करण चरण के बजाय, सह-वर्षा विधि का उपयोग मुख्य रूप से बाजार में किया जाता है, जिसमें 12 घंटे से अधिक समय लगता है।

"एक अद्वितीय आकारिकी के साथ मिलकर एक एकाग्रता ढाल का निर्माण, कई फायदे प्रदान करता है - सामग्री की स्थिरता और विभिन्न साइकलिंग दरों पर इसकी उच्च क्षमता। हमारी सामग्री के लिए धन्यवाद, लिथियम-आयन बैटरी लगभग 10% लंबे समय तक काम करेगी।इसके अलावा, हम सस्ते अभिकर्मकों-कार्बामाइड (यूरिया) का उपयोग करते हैं," सविना ने कहा।

उन्नत ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों का विकास रूस में प्रमुख वैज्ञानिक और तकनीकी कार्यों में से एक है।

इससे पहले, रूसी संघ की सरकार ने "पोर्टेबल सहित बिजली भंडारण प्रणाली बनाने की तकनीक" नामक एक रोडमैप और 2030 तक रूस में विद्युत परिवहन के उत्पादन और उपयोग के विकास के लिए एक अवधारणा को मंजूरी दी थी, जिसका उद्देश्य तकनीकी विकास में तेजी लाना है।और इस क्षेत्र में विश्व में अग्रणी स्थान प्राप्त कर रहे हैं।

स्कोलटेक अनुसंधान टीम और संस्थान में बनाए गए स्टार्टअप रोडमैप में निर्धारित कार्यों को संबोधित करने के लिए कई वर्षों से सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं।

"आज, स्कोलटेक रूस में ऑक्साइड कैथोड सामग्री में सबसे बड़ा बौद्धिक संपदा धारक है, जो रूसी संघ में ऊर्जा भंडारण उपकरणों के उत्पादन का मार्ग प्रशस्त करेगा। हमारा केंद्र सक्रिय रूप से नई कैथोड सामग्री और उनके औद्योगिक के लिए अधिक कुशल प्रौद्योगिकियों दोनों का विकास कर रहा है।उत्पादन, "अबाकुमोव ने कहा।

"इलेक्ट्रिक वाहन से जुड़े खर्च का सबसे बड़ा हिस्सा इसकी बैटरी से आता है, और उस बैटरी के भीतर, कुल लागत में सबसे महत्वपूर्ण योगदानकर्ता कैथोड सामग्री है। नतीजतन, कैथोड की उत्पादन लागत में 10% की कमी भी प्राप्त होती हैसामग्री, अभी भी अपनी क्षमता और शक्ति विशेषताओं को संरक्षित करते हुए, बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता को बढ़ाने के लिए एक महत्वपूर्ण बेंचमार्क के रूप में कार्य करती है।

लेखक बताते हैं कि रोडमैप का एक लक्ष्य 260 वाट-घंटे प्रति किलोग्राम (Wh/kg) की अधिकतम ऊर्जा घनत्व वाली कोशिकाओं का उत्पादन करना है, लेकिन अब टीम इससे अधिक की विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता वाली कोशिकाओं के प्रोटोटाइप का उत्पादन कर रही है।250 Wh/kg, और अगली पीढ़ी की सामग्री पर स्विच करते समय, इसे 300 Wh/kg तक बढ़ाया जा सकता है।

इसके अलावा, इस साल स्कोलटेक शोधकर्ताओं को प्रति वर्ष 85 टन तक की क्षमता के साथ उच्च तापमान अग्रदूत लिथिएशन के लिए रूस का पहला रोलर भट्ठा लॉन्च करने की उम्मीद है।केंद्र ने पहले ही 20 टन प्रति वर्ष की क्षमता वाले एक नए पूर्ववर्ती उत्पादन संयंत्र का निर्माण शुरू कर दिया है, जो तकनीकी प्रक्रिया के सभी चरणों में पूरी तरह से स्वचालित होगा।

नई परियोजना के लिए प्रारंभिक डेटा रूसी घटकों के साथ इकट्ठे किए गए प्रति वर्ष 10 टन तक के अग्रदूत के पायलट संयंत्र के संचालन के दौरान प्राप्त किया जाता है।इन परियोजनाओं में स्कोलटेक में जन्मे स्टार्टअप रस्टोर - एक छोटे पैमाने की तकनीकी कंपनी की क्षमताएं शामिल हैं।

उत्पादन लाइन की मदद से, जो वर्तमान में बनाई जा रही है, रस्टर ने इलेक्ट्रिक गतिशीलता के क्षेत्र में उपयोग करने के लिए नई निकल-समृद्ध कैथोड सामग्री को बाजार में लाने की योजना बनाई है, साथ ही ऐसी सामग्री जो मानव रहित के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं के साथ बनाई गई है।हवाई वाहनों को ध्यान में रखते हुए।

सह-लेखकों में दो हैंयुवा वैज्ञानिक: लूसिया सीतनिकोवा, पीएच.डी.सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग कार्यक्रम के छात्र, और एकातेरिना डोलझिकोवा, सामग्री विज्ञान कार्यक्रम से मास्टर की छात्रा और ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण के लिए सामग्री में स्कोलटेक और डी. आई. मेंडेलीव रूसी तकनीकी विश्वविद्यालय के बीच संयुक्त स्नातक की डिग्री के पहले समूह से स्नातक।कार्यक्रम.डोलझिकोवा ने अपनी स्नातक डिग्री थीसिस की तैयारी के हिस्से के रूप में बेहतर कैथोड सामग्री पर काम शुरू किया।

"अध्ययन के दूसरे वर्ष में, हमने कोर-शेल संरचना के साथ कैथोड सामग्रियों के साथ काम करना शुरू किया। मुझे वास्तव में यह विषय पसंद आया, इसलिए मुझे कोई संदेह नहीं था कि मुझे अपनी पढ़ाई कहाँ जारी रखनी है। इस कार्यक्रम और अनुसंधान समूह ने मुझे बहुत कुछ दिया है:अविश्वसनीय ज्ञान, एक पेटेंट, एक प्रतिष्ठित पत्रिका में एक संयुक्त लेख, और कैरियर विकास। मैंने सीखा कि उपकरण, अभिकर्मकों और सर्वोत्तम सूक्ष्मदर्शी के साथ कैसे काम किया जाए, मैं इसके लिए और भी अधिक समय देना चाहूंगा," डोलझिकोवा ने कहा।