Artem Abakumov 센터장이자 석좌교수가 이끄는 Skoltech 에너지 센터 ​​연구팀은특허니켈이 풍부한 층상 전이 금속 산화물로 만든 리튬 이온 배터리의 고용량 음극 재료와 그 생산을 위한 새로운 열수 마이크로파 보조 접근 방식입니다.

새로운 방법은 더 빠르고 저렴하며,음극재시중에 판매되는 것보다 약 10% 더 오래 지속됩니다.이 기술은 러시아의 전기 운송을 보다 효과적으로 개발하는 데 도움이 될 것입니다.

에이종이그 결과를 발표하는 것은전원 저널.

"우리는 수산화코발트의 얇은 층으로 양극 물질 전구체의 구형 입자를 코팅하기 위해 열수 마이크로파 보조 처리를 사용합니다. 그런 다음 고온 리튬화로 인해농도 구배표면 근처 층에 형성되며 독특한 형태를 가지고 있습니다. 일차 입자는 응집체 내에서 방사상으로 위치하며 시중에서 판매되는 다른 재료의 경우처럼 무작위로 위치하지 않습니다."라고 수석 연구원인 Alexandra Savina는 말했습니다.특허와 기사의 공동 저자.

첫 번째 단계에서 연구팀은 니켈, 망간, 코발트 양이온이 원자 수준에서 균일하게 혼합된 수산화물 전구체(다른 물질을 형성하는 반응에 관여하는 물질)를 얻었다.그런 다음 카바마이드 수용액과 코발트 공급원이 포함된 현탁액을 열수 마이크로파 반응기에 넣고 약 15분 동안 처리했습니다.

이후 연구팀은 코발트가 풍부한 균일한 껍질로 덮인 전구체를 얻었다.고온 리튬화 단계에서는 전구체를 리튬 원료와 혼합해 고온에서 열처리한다.이제는 마이크로웨이브 가공단계 대신 공침법이 시중에 많이 쓰이고 있는데 시간이 12시간 이상 걸린다.

"독특한 형태와 결합된 농도 구배의 형성은 재료의 안정성과 다양한 사이클링 속도에서의 높은 용량 등 여러 가지 장점을 제공합니다. 우리의 재료 덕분에 리튬 이온 배터리는 약 10% 더 오래 작동할 수 있습니다.게다가 우리는 값싼 시약인 카바마이드(요소)를 사용합니다."라고 Savina는 덧붙였습니다.

첨단 에너지 저장 기술을 개발하는 것은 러시아의 핵심 과학기술 과제 중 하나입니다.

앞서 러시아 연방 정부는 기술 개발 가속화를 목표로 2030년까지 러시아 내 전기 운송 생산 및 사용 개발에 대한 개념과 "휴대용 시스템을 포함한 전력 저장 시스템 구축 기술"이라는 로드맵을 승인했습니다.그리고 이 분야에서 세계 최고의 위치를 ​​달성합니다.

Skoltech 연구팀과 연구소에서 탄생한 스타트업은 로드맵에 명시된 과제를 해결하기 위해 수년 동안 적극적으로 노력해 왔습니다.

"현재 Skoltech는 러시아에서 산화물 양극재 분야 최대 지적 재산권 보유자로 러시아 연방에서 에너지 저장 장치 생산의 기반을 마련할 것입니다. 우리 센터는 산업을 위한 새로운 양극재와 보다 효율적인 기술을 적극적으로 개발하고 있습니다.생산하고 있습니다."라고 Abakumov는 말했습니다.

"전기차 비용의 가장 큰 부분은 배터리에서 나오며, 그 배터리 내에서도 전체 비용의 가장 큰 부분을 차지하는 것은 양극재입니다. 결과적으로 양극재 생산 비용을 10%라도 절감할 수 있습니다.소재는 용량과 전력 특성을 그대로 유지하면서 시장 경쟁력을 강화하기 위한 중요한 벤치마크 역할을 합니다."

저자들은 로드맵의 목표 중 하나가 최대 에너지 밀도가 킬로그램당 260와트시(Wh/kg)인 셀을 생산하는 것이지만 이미 팀은 260Wh/kg 이상의 특정 에너지 강도를 가진 셀 프로토타입을 생산하고 있다고 지적합니다.250Wh/kg이며, 차세대 소재로 전환하면 300Wh/kg까지 높일 수 있다.

또한 올해 Skoltech 연구진은 연간 최대 85톤의 용량을 갖춘 러시아 최초의 고온 전구체 리튬화용 롤러 가마를 출시할 것으로 예상하고 있습니다.이 센터는 이미 연간 20톤 규모의 새로운 전구체 생산 공장 건설을 시작했으며, 이는 기술 프로세스의 모든 단계에서 완전 자동화될 것입니다.

새 프로젝트의 초기 데이터는 러시아 부품으로 조립된 연간 최대 10톤의 전구체를 생산하는 파일럿 플랜트를 운영하는 동안 획득됩니다.이 프로젝트에는 소규모 기술 회사인 Skoltech에서 태어난 스타트업 Rustor의 역량이 포함됩니다.

현재 구축 중인 생산 라인의 도움으로 Rustor는 니켈이 풍부한 새로운 음극 소재를 시장에 출시하여 전기 이동성 분야에 사용할 계획이며, 무인화를 위한 특정 요구 사항을 충족하도록 만들어진 소재도 제공할 계획입니다.공중 차량을 염두에 두고 있습니다.

공동저자 중에는 2명이 있다.젊은 과학자들: 루시아 시트니코바(Lucia Sitnikova) 박사재료 과학 및 공학 프로그램의 학생, 재료 과학 프로그램의 석사 학생이자 에너지 저장 및 변환 재료 부문에서 Skoltech와 D. I. Mendeleev Russian Technical University 간의 공동 학사 학위 첫 번째 집단을 졸업한 Ekaterina Dolzhikova프로그램.Dolzhikova는 학사 학위 논문 준비의 일환으로 개선된 음극 물질에 대한 작업을 시작했습니다.

"2학년 때부터 코어-쉘 구조의 양극재 작업을 시작했습니다. 이 주제가 너무 마음에 들어서 계속 공부해야 할지 고민이 많았습니다. 이 프로그램과 연구 그룹에서 많은 것을 얻었습니다.놀라운 지식, 특허, 권위 있는 저널의 공동 기사 및 경력 성장. 저는 장비, 시약 및 최고의 현미경을 사용하여 작업하는 방법을 배웠습니다."라고 Dolzhikova는 말했습니다.