В рамках амбициозной программы Научного центра мирового уровня «Новые материалы и химия», куда входит Кольский научный центр РАН, учёные нацелились на создание устойчивых межрегиональных связей. Эти связи должны объединить ресурсную базу, фундаментальную науку и прикладные разработки в единую технологическую цепочку.
Недавно состоялся рабочий визит группы ученых ФИЦ КНЦ РАН и их коллег из МГУ на Сахалин, где их встретила лаборатория «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» Сахалинского государственного университета. Программа визита была сосредоточена на практических аспектах электрохимического материаловедения.
Представители МГУ поделились ценным опытом в области синтеза и изучения анодных материалов. Особое внимание заслуживает тот факт, что почти все участники делегации являются выпускниками знаменитой научной школы профессора Евгения Викторовича Антипова.
Кандидат химических наук Зоя Бобылева представила результаты работы по созданию полноценных ячеек и хард-карбонов. Старший научный сотрудник Ольга Бойцова рассказала об анодных материалах на основе оксидов титана и их электрохимической активности. Аспиранты Андрей Маренко и Григорий Лакиенко продемонстрировали современные методы исследования веществ ex situ, включая детальный XRD-анализ и разработки лаборатории, связанные со сборкой паунч-целлов.
Ключевым моментом визита стало выполнение работ с полными ячейками, в которых и анод (хард-карбон), и катод были синтезированы с использованием собственных ресурсов. Этот инженерный этап является необходимым для перехода от лабораторных образцов к прототипам отечественных батарей, что является одной из приоритетных задач НЦМУ.
Для Кольского научного центра этот визит стал значимым шагом в интеграции арктического минерального сырья в общую стратегию НЦМУ. Делегация из Апатитов совместно с коллегами из МГУ представила передовые практики исследования катодных и анодных материалов.
Заместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера Вадим Ефремов, который координирует работу группы институтов КНЦ по созданию материалов для литий-, натрий- и цинк-ионных аккумуляторов, обсудил пути ускоренного создания прототипов батарей. Сотрудники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН предложили обсуждение современных методов переработки апатитовой руды Хибинского месторождения с целью выделения из неё компонентов для катодных материалов.
Хибинский апатит содержит значительные концентрации редкоземельных элементов, таких как неодим, празеодим, самарий и иттрий, которые являются важными прекурсорами для синтеза катодных материалов типа NMC (никель-марганец-кобальт). Алексей Габаин предоставил системный подход к переработке апатитовых концентратов, акцентировав внимание на селективном извлечении цветных и редких металлов.
Роман Титов поделился практическими наработками по фазовому анализу промежуточных продуктов переработки и методами контроля распределения микропримесей, что критически важно для последующего синтеза катодных материалов с заданными электрохимическими характеристиками. Анна Широкая осветила вопросы соосаждения и разделения близких по свойствам лантаноидов, что напрямую влияет на чистоту конечного NMC-продукта.
Участники дискуссии представили актуальные технологические схемы, включая:
- азотнокислотное и сернокислотное вскрытие апатитового концентрата с переводом РЗЭ в растворимую форму;
- сорбционные и экстракционные методы концентрирования и разделения индивидуальных РЗЭ;
- переработку техногенных отходов (фосфогипса, хвостов обогащения) как вторичного источника ценных компонентов.
На основе наработок ученых Кольского научного центра можно замыкать технологический цикл: от выделения концентрата легкой группы РЗЭ из хибинского апатита до синтеза на их основе катодных материалов с регулируемым соотношением Ni:Mn:Co. Результаты лабораторных экспериментов показывают, что такая технология позволяет варьировать стехиометрию конечного продукта в широких пределах (от NMC-111 до NMC-811) за счёт корректировки условий осаждения и соотношения исходных реагентов.
Таким образом, сырьевая и технологическая база Кольского полуострова становится важной частью производственного цикла, который замыкается на сборке опытных образцов батарей в партнерских лабораториях, включая СахГУ. Этот подход полностью соответствует стратегическим задачам, определённым для НЦМУ «Новые материалы и химия», и позволяет уверенно говорить о реальном технологическом суверенитете России в области электрохимических источников энергии.
Работа продолжилась на 30-м Международном Дальневосточном энергетическом форуме «ЭНЕРГИЯ САХАЛИНА», где ведущие эксперты и представители реального сектора экономики обсуждали вопросы технологического суверенитета и развития энергетической инфраструктуры.
На стенде СахГУ лаборатория Олега Шичалина продемонстрировала результаты, полученные в том числе в рамках кооперации с НЦМУ: анодные материалы для натрий-ионных аккумуляторов, созданные пиролизом из курильского бамбука и ламинарии, которые продемонстрировали высокую электрохимическую емкость, а также высокотоковые катоды со структурой NASICON и собранные на их основе готовые элементы питания формата CR22032.
Заместитель генерального директора КНЦ РАН по научной работе и директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, академик Иван Тананаев отметил: опыт МГУ, СахГУ и КНЦ РАН наглядно демонстрирует, как меняется подход к развитию макрорегионов. "Мы уходим от модели, где Север и Дальний Восток — это лишь места для извлечения ресурсов", — отметил он. — "Сегодня мы создаём современные, комфортные и высокотехнологичные условия для работы".
Работа на краю земли должна проходить не «вопреки», а благодаря уникальным возможностям этих регионов. Качество научной среды здесь абсолютно конкурентоспособно, а научный мост между Апатитами и Южно-Сахалинском продолжает эффективно функционировать в интересах Научного центра мирового уровня «Новые материалы и химия». Мы продолжаем нашу общую работу.