В Новосибирске всего за полтора года был построен один из крупнейших в мире заводов по производству аккумуляторов с использованием нанотехнологий.

«Начиная этот проект, мы понимали, что все существующие производства в нашей стране, связанные с аккумуляторной промышленностью, — это позавчерашний день, — заявил на открытии завода „Лиотех” глава госкорпорации РОСНАНО Анатолий Чубайс. — Было ясно, что нужен масштабный, прорывной, современный проект, который позволит нам создавать значительные запасы энергии».

Большинство людей при словах «литий-ионная батарейка» вспомнят либо про элемент питания мобильного телефона, либо про батарейки для фотоаппаратов и прочей бытовой электроники. Но вот у тех батарей, которые начали производить на заводе «Лиотех», что открылся на днях в Новосибирске, назначение совсем иное: они призваны вытащить российскую энергетику и отечественный автопром на совершенно новый уровень технологического развития.

Понимаете, в электроснабжении самой неразрешимой проблемой является неравномерность графика потребления электроэнергии, — говорит Дмитрий Корев, начальник отдела проектных решений «Лиотеха». — В ночные часы мощность потребления уменьшается, а в дневные часы пик — увеличивается. А вот генерирующие мощности электростанций остаются на одном уровне. Таким образом, перепады в потребление энергии приводят к быстрому износу генерирующего и сетевого оборудования и, следовательно, к большему риску аварий и увеличению платы за электроэнергию. Выходом из этого положения станет создание сетевых накопителей энергии на основе мощных литиево-ионных аккумуляторов, которые способны запасать электроэнергию, забирая ее из энергетической сети, и при необходимости выдавать ее обратно с заданными параметрами. Также наши накопители энергии могут стать самым серьезным стимулом для развития в России альтернативной энергетики на базе возобновляемых источников энергии, таких как, к примеру, солнечная и ветровая энергетика, которые обладают одним существенным недостатком — неравномерностью выработки энергии. Проще говоря, ночью, когда все приборы работают, солнечные панели не могут вырабатывать ток, и поэтому альтернативной энергетике нужны мощные и надежные аккумуляторы.

В принципе, первые прототипы аккумуляторов на базе лития — очень активного и самого легкого металла — появились еще в начале 50-х годов. Они сразу привлекли внимание ученых большой емкостью — такие аккумуляторы быстро заряжались, долго работали, но, увы, вскоре выяснилось, что у них есть маленький, но очень существенный недостаток — литиевые аккумуляторы самопроизвольно вспыхивали или взрывались. Дело в том, что при увеличении числа циклов зарядки-разрядки на литиевом аноде начинали расти дендриты — игольчатые металлические структуры, которые пробивали слой электролита и входили в соприкосновение с катодом из оксидов различных металлов. В итоге — короткое замыкание и взрыв. Поэтому в те годы проект создания литиевых батарей был положен, как говорится, под сукно, а их место на рынке заняли более безопасные никель-кадмиевые и металл-гидридные аккумуляторы, обладавшие гораздо меньшей емкостью.

Второй шанс литиевые аккумуляторы получили уже в 1991 году, когда совместная группа инженеров из Оксфорда и компании Sony предложила заменить металлический литий в аноде на матрицу из углеродных материалов, а в качестве катода использовать кобальтат лития. Кроме того, был усовершенствован и электролит, изготовленный на основе полимеров и солей лития — благодаря ряду добавок на электродах стал формироваться защитный ион-проводящий слой, такие аккумуляторы получили название «литий-ионные». Однако и у этих аккумуляторов вскоре обнаружились недостатки: выяснилось, что такие батареи могут отдать не более половины запасенной энергии.

Наконец, в 2003 году ученые Массачусетского технологического института разработали третье поколение литиевых аккумуляторов — на основе наночастиц феррофосфата лития. Интересно, что феррофосфат лития — это дешевый природный минерал, не обладающий практически никакой электрической проводимостью. Тем не менее именно благодаря нанотехнологиям этот диэлектрик стал основой энергетики будущего, ведь из-за этого материала кристаллическая структура электродов практически не поддается износу и внутренним структурным трансформациям. Это стало гарантией высокой надежности и безопасности аккумуляторов — они не боятся перезаряда и способны работать в очень широком интервале температур. То есть, как уверяют специалисты, теперь литий-ионные аккумуляторы не взрываются даже при внутреннем коротком замыкании, будучи насквозь пробиты гвоздями.

А дальше все просто, — говорит Дмитрий Корев. — Китайская сторона с самого начала проявляла интерес ко всем разработкам в области альтернативной энергетики, направляя лаборантов и научных сотрудников во все ведущие лаборатории мира. И когда разработка литий-ионных аккумуляторов третьего поколения было доведена до промышленных образцов, в Китае приняли программу стимулирования развития общественного электротранспорта, что логично: эксплуатация электромобиля с таким аккумулятором значительно дешевле, чем содержание обычного автомобиля на бензине. Таким образом, Китай стал настоящим мировым лидером в области создания аккумуляторов.

Так что нет ничего удивительного в том, что новый завод «Лиотех» был построен в тесном сотрудничестве с китайской компанией Thunder Sky, которая поставляет в Россию как новейшие станки, так и сырье для производства аккумуляторов. Общий объем инвестиций в проект составил более 13,5 млрд рублей, и благодаря такому финансированию завод площадью более 40 тысяч кв. м был построен в рекордные сроки — всего за 18 месяцев.

Наш завод — это удачный пример трансфера зарубежных высоких технологий, позволивших создать современное производство, на котором после выхода на проектную мощность будут работать более 500 человек, — заявил журналистам управляющий директор РОСНАНО Сергей Поликарпов. — Реализуя программу импортозамещения, мы создадим вокруг завода целый кластер новых высокотехнологичных производств сопутствующих материалов и компонентов, а также инжиниринговый центр.

О востребованности нового продукта на рынке говорит и тот факт, что до момента запуска производства компания «Лиотех» уже имеет контракты на поставку батарей. Правда, первые партии аккумуляторов пойдут пока не в энергетику, все-таки создание сетевых накопителей энергии — это вопрос завтрашнего дня, а сегодня аккумуляторами активно заинтересовался российский автопром. Что ж, это действительно выгодно: на одной зарядке аккумулятора можно проехать около 350 км, при этом срок эксплуатации одной батареи достигает 7–8 лет или 600 тысяч км пробега. Сам аккумулятор может работать в самом широком диапазоне температур — от –45 до +60°C.

Внедрение общественного электротранспорта, оснащенного литий-ионными аккумуляторами, даст импульс развитию «зеленых технологий» и позволит значительно улучшить экологическую обстановку крупных мегаполисов, — считает генеральный директор компании «Лиотех» Александр Ерохин. — По нашим расчетам, перевод автобусов и грузового автотранспорта в крупных городах на электрическую тягу может снизить выбросы вредных веществ в атмосферу почти на 50 процентов.

Как заверил Сергей Поликарпов, первые 100 машин-электробусов, по виду напоминающих обычные микроавтобусы «Газель», появятся в Москве уже в этом году, а в следующем году в Москве будут оборудованы первые 28 электрозаправок. Также ведутся переговоры по поставкам аккумуляторов для оснащения машин Ellada — это электрическая версия «Лады», которую разработали специально для московских таксопарков. Планируется поставлять электробусы в Ставрополье и Сочи, где они станут олимпийским видом транспорта.