Научный центр мирового уровня «Новые материалы и химия», в который входит Кольский научный центр РАН, ставит перед собой важную задачу — создать устойчивые межрегиональные связи, которые объединят ресурсную базу, фундаментальную науку и прикладные разработки в одну технологическую цепочку. В рамках этой инициативы состоялся рабочий визит ученых ФИЦ КНЦ РАН и их коллег из МГУ на Сахалин. Встречу принимала лаборатория «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» Сахалинского государственного университета.
Программа визита была сосредоточена на прикладных вопросах электрохимического материаловедения. Ученые из МГУ поделились своим опытом в области синтеза и исследования анодных материалов. В частности, следует отметить, что большинство участников делегации представляют известную научную школу профессора Евгения Викторовича Антипова.
Кандидат химических наук Зоя Бобылева представила результаты по получению полноценных ячеек и хард-карбонов. Старший научный сотрудник Ольга Бойцова рассказала об анодных материалах на основе оксидов титана и их электрохимической способности. Аспиранты Андрей Маренко и Григорий Лакиенко осветили современные методики исследования веществ ex situ, включая подробный XRD-анализ и наработки лаборатории по сборке паунч-целлов и работе с большими объемами веществ для масштабирования материалов.
Одним из ключевых моментов визита стала работа с полными ячейками, где как анод (хард-карбон), так и катод были синтезированы силами самих исследователей. Это важный инженерный этап, необходимый для перехода от лабораторных образцов к прототипам отечественных батарей — одной из приоритетных задач НЦМУ.
Для Кольского научного центра визит стал значительным шагом к интеграции арктического минерального сырья в общую стратегию НЦМУ. Делегация из Апатитов совместно с коллегами из МГУ продемонстрировала современные практики исследования катодных и анодных веществ. Заместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера, Вадим Ефремов, координирующий работу группы институтов КНЦ по созданию материалов для литий-, натрий- и цинк-ионных аккумуляторов, обсудил пути ускоренного создания прототипов батарей.
Кроме того, сотрудники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН предложили современные методы переработки апатитовой руды Хибинского месторождения и выделения из нее компонентов для катодных материалов. Хибинский апатит содержит значительные концентрации редкоземельных элементов — неодима, празеодима, самария и иттрия, 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 разработками по фазовому анализу промежуточных продуктов переработки и методам контроля распределения микропримесей, критически важных для дальнейшего синтеза катодных материалов с заданными электрохимическими характеристиками. Анна Широкая детально осветила вопросы соосаждения и разделения близких по свойствам лантаноидов, что напрямую влияет на чистоту конечного NMC-продукта.
В ходе обсуждения участники представили современные технологические схемы, включая:
- азотнокислотное и сернокислотное вскрытие апатитового концентрата с переводом редкоземельных элементов в растворимую форму;
- сорбционные и экстракционные методы концентрирования и разделения отдельных редкоземельных элементов;
- переработку техногенных отходов (фосфогипса, хвостов обогащения) как вторичного источника ценных компонентов.
С помощью наработок ученых Кольского научного центра можно замыкать технологический цикл: от выделения концентрата легкой группы редкоземельных элементов из хибинского апатита до синтеза 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 счет корректировки условий осаждения и соотношения исходных реагентов.
Таким образом, сырьевая и технологическая база Кольского полуострова становится неотъемлемой частью производственного цикла, который замыкается на сборке опытных образцов батарей в партнерских лабораториях, включая СахГУ. Такой 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.
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, полученные пиролизом из курильского бамбука и ламинарии, которые показали высокую электрохимическую емкость, 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 их обустраиваем, создавая современную, комфортную и высокотехнологичную среду. 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 работает в интересах Научного центра мирового уровня «Новые материалы и химия». Мы продолжаем нашу общую работу.»