Лаборатория материалов электрохимических накопителей энергии

В рамках Стратегии деятельности корпорации «Росатом» запланировано развитие направления «Производство накопителей энергии», что не только потенциально затрагивает такие традиционные сферы деятельности корпорации, как обеспечение выполнения государственных задач в сфере обороноспособности и соблюдение промышленной безопасности на объектах энергетики, но и способствует развитию таких смежных новых направлений, как ветроэнергетика, цифровые платформы, робототехника, «умный город», а также добыча лития и его соединений. В целях развития данного направления на базе АО «ТВЭЛ» создан отраслевой интегратор в области систем накопления электроэнергии ООО «РЭНЕРА», целевой продукцией которого будут литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) и батареи на их основе.

Появление новых областей применения, равно как и взрывной рост производства ЛИА, стали возможными благодаря разработке и внедрению новых электродных материалов: катодных – LiMn2O4(LMO), LiNixCoyMnzO2(NCM), LiNi0,8Co0,15Al0,05O2(NCA) и LiFePO4(LFP) и анодных – искусственного графита с добавкой кремния и Li4Ti5O12(LTO).

В 2021 году создана лаборатория материалов и технологий современной энергетики. Предпосылками для этого, помимо многолетнего опыта АО «Гиредмет» в области получения редких металлов, сплавов и полупроводниковых материалов, а также разработки сопутствующих технологий, является задел института в виде ранее разработанных опытных технологий получения электродных материалов литий-ионных аккумуляторов – как катодных, так и анодных.

Основной сферой деятельности лаборатории является разработка материалов для литий-ионных аккумуляторов, пост-литиевых аккумуляторов и суперконденсаторов, а также масштабируемых технологий их производства. Целью перспективных научно-исследовательских работ является совершенствование и преодоление недостатков существующих активных материалов (циклическая и термическая нестабильность и медленный заряд высокоэнергоемкого NCM, низкая энергоемкость и медленный заряд LFP, низкая энергоемкость и взаимодействие с электролитом LTO) и поиск их альтернатив, так и решение проблем, препятствующих широкой коммерциализации материалов нового поколения (низкая мощность, спад напряжения и емкости, взаимодействие с электролитом LMRNCM, механическая нестабильность кремния в процессе циклирования, токовая и циклическая нестабильность и небезопасность металлического лития, низкая проводимость, механические свойства и температурные характеристики, а также низкая технологичность получения твердых электролитов). Преодоление указанных проблем возможно за счет привлечения широкого спектра стратегий, таких как варьирование состава, структуры, кристаллографической ориентации, морфологии и размеров частиц материалов, применение композитов и защитных покрытий, разработка новых составов электролитов, подбор метода и условий синтеза.