Научный центр мирового уровня «Новые материалы и химия», в состав которого входит Кольский научный центр РАН, стоит перед сложной задачей: создать устойчивые межрегиональные связи, которые объединят ресурсную базу, фундаментальную науку и прикладные разработки в единую технологическую цепочку. В рамках этой инициативы состоялся рабочий визит ученых ФИЦ КНЦ РАН и их коллег из Московского государственного университета на Сахалин. В этом визите принимала гостей лаборатория «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» Сахалинского государственного университета.
Программа визита была построена на обсуждении прикладных вопросов в области электрохимического материаловедения. Ученые МГУ представили свой передовой опыт в синтезе и исследовании анодных материалов. Особое внимание следует уделить тому, что почти все участники делегации представляют знаменитую научную школу профессора Евгения Викторовича Антипова.
Кандидат химических наук Зоя Бобылева презентовала результаты работы по созданию полноценных ячеек и хард-карбонов. Старший научный сотрудник Ольга Бойцова рассказала о материалах для анодов на основе оксидов титана и их электрохимических свойствах. Аспиранты Андрей Маренко и Григорий Лакиенко осветили современные методики исследования веществ в условиях ex situ, включая подробный XRD-анализ. Они также поделились наработками лаборатории в области сборки паунч-целлов и работы с большими объемами веществ, что важно для масштабирования материалов.
Ключевым моментом визита стало создание полных ячеек, где как анод (хард-карбон), так и катод были синтезированы собственными силами. Это представляет собой необходимый инженерный этап для перехода от лабораторных образцов к прототипам отечественных батарей, что является одной из приоритетных задач НЦМУ.
Для Кольского научного центра этот визит стал важным шагом к интеграции арктического минерального сырья в общую стратегию НЦМУ. Делегация из Апатитов вместе с коллегами из МГУ продемонстрировала современные практики исследования катодных и анодных веществ.
Заместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера Вадим Ефремов, курирующий 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 на обсуждение современные методы переработки апатитовой руды Хибинского месторождения и выделения из нее компонентов для создания катодных материалов.
Хибинский апатит содержит значительные концентрации редкоземельных элементов, таких как неодим, празеодим, самарий и иттрий, которые являются ключевыми прекурсорами для синтеза катодных материалов типа NMC (никель-марганец-кобальт). Алексей Габаин представил системный подход к переработке апатитовых концентратов с акцентом на селективное извлечение цветных и редких металлов. Роман Титов поделился практическими наработками по фазовому анализу промежуточных продуктов переработки и методам контроля распределения микропримесей, критически важных для последующего синтеза катодных материалов с заданными электрохимическими характеристиками. Анна Широкая детально осветила вопросы соосаждения и разделения близких по свойствам лантаноидов, что напрямую определяет чистоту конечного NMC-продукта.
Участники дискуссии представили современные технологические схемы:
- 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.
Работа ученых Кольского научного центра позволяет 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 технология позволяет варьировать стехиометрию конечного продукта в широких пределах (от NMC-111 до NMC-811) за счет корректировки условий осаждения и соотношения исходных реагентов.
Таким образом, сырьевая и технологическая база Кольского полуострова становятся неотъемлемой частью производственного цикла, который замыкается на сборке опытных образцов батарей в партнерских лабораториях, включая СахГУ. Этот подход полностью соответствует стратегическим задачам, поставленным перед НЦМУ «Новые материалы и химия», и позволяет говорить о реальном технологическом суверенитете страны в области электрохимических источников энергии.
Работу продолжили 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 представила 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, директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, академик Иван Тананаев подчеркивает, что 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", — говорит Иван Гундарович. — "Сегодня мы обустраиваем эти территории, создавая современную, комфортную и высокотехнологичную среду".
По его мнению, жить и работать на краю земли нужно не «вопреки», а благодаря уникальным возможностям этих регионов. Качество научной среды здесь абсолютно конкурентоспособно, а научный мост между Апатитами и Южно-Сахалинском надежно функционирует в интересах Научного центра мирового уровня «Новые материалы и химия». Мы продолжаем нашу общую работу.