Кажется, нереальным существование батарей, работающих в 5 раз дольше, безопасных для человека и экологии и стоящих в среднем на 30% дешевле стандартных аккумуляторов.

Однако наш соотечественник Жумабай Бакенов, последние 17 лет занимающийся исследованием литий-серных аккумуляторов в Токийском технологическом университете, Университете Ватерлоо в Канаде и Назарбаев Университете, смог создать аккумулятор нового формата и даже получить заказы от казахстанских и китайских компаний на изготовление небольших партий.

В 2013 Бакенов, профессор химической инженерии в Назарбаев Университете, президент и основатель Института батарей, доктор технических наук (Япония), PhD в области химических наук (Казахская национальная академия наук), выиграл грант по Программе коммерциализации Всемирного банка и правительства РК ($1,5 млн.) на исследование и выпуск пилотной версии литий-серных аккумуляторов. После чего открыл небольшую лабораторию – ТОО «Институт аккумуляторов», занимающуюся исследованиями аккумуляторов нового типа.

Как рассказывает ученый, суть технологии заключается в следующем: «Мы заменили токсичные тяжелые металлы (кобальт, марганец, свинец), которые обычно используются во всех аккумуляторах, на более безопасный материал, с точки зрения экологии – серу. В батареях имеется два электрода – анод и катод, с находящейся между ними прослойкой – сепаратором. Как и в обычных литий-ионных батареях, в качестве анода мы применяем графит, но смогли разработать такой метод, при котором в него безопасным способом добавляется литий, а в качестве катода используется сера. Это позволяет нашим батареям сохранять все имеющиеся свойства, быть экологически безвредными, увеличить емкость в 5 раз и быть более привлекательными по цене».

Стоимость кобальта за одну тонну составляет несколько десятков тысяч долларов, тогда как стоимость серы варьируется в пределах нескольких сотен. Безусловно, это также влияет на цену конечного продукта, где применяются батареи.

– Так, стоимость батареи составляет порядка 30–35% от цены смартфона, ноутбука и других гаджетов, – поясняет разработчик.

Основными минусами обычных литиевых аккумуляторных батарей являются дороговизна и сложность утилизации. Кроме того, они не всегда безопасны, нередки случаи, когда батареи взрываются в устройствах и наносят вред здоровью человека. Еще один недостаток можно показать на примере мобильного телефона – в первый год заряда батареи хватает на долгое время, но со временем она начинает плохо работать, отключаться, и приходится чаще заряжать устройство.

Кроме разработки аккумуляторов для портативных устройств, Институт аккумуляторов занимается и разработкой батарей для больших систем, таких как ветряные и солнечные электростанции и автомобили.

– Источники возобновляемой энергетики непостоянны в своей работе, поэтому необходимы качественные, надежные и мощные аккумуляторы по привлекательной цене. Сейчас в основном используются свинцово-серные аккумуляторы, подобные тем, что можно увидеть в стартерах автомобилей, с небольшой емкостью и вредные для окружающей среды. Мы разработали подобную по свойствам батарею, в которой вместо серной кислоты применяется водный раствор солей, что делает наш аккумулятор безопасным, – отмечает ученый.

Сейчас разработкой литий-серных батарей группа профессора Бакенова занимается сразу в нескольких лабораториях: одна относится к Институту аккумуляторов и базируется в «Национальной лаборатории Астана» (Назарбаев Университет), другая находится в городе Хейан в Китае – ее ученый открыл совместно со своими бывшими студентами PhD, ныне китайскими профессорами и партнерами.

Как рассказывает Бакенов, на грант, который он получил по программе коммерциализации, Институт аккумуляторных батарей приобрел высокотехнологичное оборудование для проведения исследований, однако выделенной суммы не хватило даже на запуск пилотного производства в Казахстане.

– Мы провели необходимые испытания и получили несколько небольших частных заказов от компаний, занимающихся выпуском сигнализаций для автомобилей и системами безопасности (в тестовом режиме установили аккумуляторы на 30 устройств). Также, сотрудничали с военными и тестировали аккумуляторы на дронах, – говорит ученый.

В Китае же дела пошли более успешно. Запустив тестовую лабораторию в 2012, они смогли получить заказы от частных компаний Поднебесной, а также вызвать интерес со стороны тех, кто готов совместно выпускать батареи.

– В Китае очень большой рынок аккумуляторных производителей, порядка 3 тыс. предприятий, которые занимаются выпуском батарей разной мощности и поставляют ведущим технологичным компаниям мира, – рассказывает Бакенов. – Кроме того, там процесс запуска любого производства полностью отлажен, в частности имеются все необходимые комплектующие и химические элементы для выпуска аккумуляторов.

За время проведения исследований в КНР Бакенов с партнерами смогли обрасти нужными связями, расширили клиентскую базу, начали собирать аккумуляторы по разработанной технологии и теперь планируют запустить сборку цилиндрических батарей, из которых последовательно, по принципу, легко собираются аккумуляторы, работающие в суровых природных условиях (до -30°С). В зависимости от нужд потребителей можно будет собрать аккумуляторы как для портативных устройств, так и для больших систем. К примеру, для ноутбука понадобится от 6 до 10 цилиндрических батарей, для автомобилей – несколько тысяч.

Как пояснил Бакенов, он отвечает за научную составляющую проекта, технологический процесс, а финансированием полностью занимаются китайские партнеры. В последующем они планируют поставлять продукцию на рынок СНГ.

По словам собеседника, есть несколько причин, по которым производство разработанных аккумуляторов легче запускать в Китае. Во-первых, в Казахстане на запуск аккумуляторного завода средней мощностью до 1 млн. ячеек в год потребуется порядка $3–5 млн. У соседей же на открытие такого же предприятия хватит около $0,5–1 млн. Во-вторых, в нашей стране отсутствуют необходимые комплектующие, поэтому придется импортировать все, включая корпуса, пластмассу, металлические сетки, фольгу и прочее, что сделает конечный продукт дороже и приведет к его слабой конкурентоспособности.

В целом с похожими проблемами сталкиваются многие ученые Казахстана. Причина, как считает Бакенов, в том, что нет жесткой конкуренции и отбора научных проектов, в то же время слишком большое количество мелких финансируется за счет государственных средств, что приводит к неэффективности. Ведь получается, что госфинансирование распределяется, как социальная помощь, в равной доле. Правильнее было бы, полагает ученый, выбрать несколько высокотехнологичных проектов с реальным коммерческим или научным потенциалом и обеспечить их полное финансирование.

К тому же со стороны представителей местного бизнеса отсутствует интерес к научным разработкам и технологиям.

– Даже в крупных компаниях нет собственных центров развития технологий, – сетует Бакенов.

И все же он надеется, что в ближайшее время все больше качественных технологичных проектов получат международные и казахстанские патенты, смогут реализовать планы по коммерциализации.

Кстати, ученый не скрывает, что он и коллеги готовы продать свою технологию, которую оценивают почти в $15 млн.

Ссылка на сайт: https://forbes.kz/process/technologies/kazahstanskiy_zaryad_1/