В Сколтехе запатентовали новое электропроводящее покрытие и новый способ повышения электрического КПД


Ученые из Центра энергетических технологий Сколтеха зарегистрировали патент, который описывает способ создания высокоэффективного проводящего покрытия для электродных материалов металл-ионного аккумулятора посредством карбонизации полиакрилонитрила (ПАН).

Покрытие имеет уникальные характеристики: высокую степень графитизации, равномерность и однородность нанесения, наноразмерную толщину (менее 5 нм), что позволяет существенно увеличить электронную проводимость электродных материалов и количество рабочих циклов заряда/разряда, особенно при высоких скоростях заряда/разряда. 

Фосфат железа лития LiFePO4 находится в тренде электродных материалов литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, благодаря низкой стоимости производства, доступности, безопасности и надежности в работе. Однако одной из ключевых проблем подобных материалов является низкая электронная проводимость, что существенно снижает электрохимические и эксплуатационные характеристики при высоких плотностях тока заряда/разряда.

Для увеличения электронной проводимости поверхность частиц порошка материала классически модифицируют посредством нанесения электропроводящего слоя.

Наиболее распространённый вариант покрытия – углеродное. Как правило, покрытие такого рода формируется на поверхности порошка материала в результате пиролиза углеродсодержащего органического соединения в инертной атмосфере. Но главные сложности при таком подходе – добиться равномерности нанесения исходного углеродсодержащего соединения и проконтролировать толщину покрытия.

Задачей настоящего изобретения стало создание экономически привлекательного равномерного проводящего углеродного покрытия контролируемой толщины на поверхности частиц электродных материалов. Благодаря разработанной технологии удалось качественно улучшить функциональные свойства многих электродных материалов, в частности разрабатываемых в рамках стартапа «РУСТОР», для последующего использования в высокомощных и высокоэнергоемких металл-ионных аккумуляторах.

«Значительным преимуществом разработанного способа покрытия является техническая простота исполнения, а также широкая доступность и низкая стоимость всех задействованных химических реагентов, что позволит быстро адаптировать его к потенциальному крупномасштабному производству электродных материалов»,  – рассказывает профессор Центра энергетических технологий Сколтеха Станислав Федотов.

Также ученые из Лаборатории газотермического напыления, созданной недавно в Центре Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам (CDMM), разработали инновационную технологию с целью получения контактных соединений с низким переходным сопротивлением, обеспечивающую более высокий электрический КПД и, как следствие, значительное снижение операционных расходов в промышленности. Лежащий в основе технологии метод позволяет на 25% снизить контактное сопротивление проводящих соединений, обеспечивая при этом чрезвычайно высокую плотность тока и высокий уровень надежности при длительной эксплуатации. Новый способ создания шинных соединений с низким контактным сопротивлением также обеспечивает оптимальную передачу тока при сохранении стабильных температурных характеристик соединения.

«Наш метод служит ключевым звеном в цепочке создания и эксплуатации проводящих соединений с низким сопротивлением, главная цель которых − оптимизация потока энергии в процессах генерации, передачи и распределения электрической мощности. Следующим этапом нашей работы станет коммерциализация новой технологии, а также организация сотрудничества с потенциальными индустриальными партнерами», − отметил ответственный исполнитель проекта, руководитель Лаборатории и старший преподаватель Сколтеха д-р Дмитрий Джуринский.

Следует особо отметить, что при подаче заявки в Федеральный институт промышленной собственности Джуринский и его коллеги представили убедительные результаты сопоставительного анализа новой технологии с ее аналогами. Изобретение ученых успешно прошло комплексную техническую экспертизу и было запатентовано в рекордно короткие сроки – в течение 3 месяцев.

«Пользуясь случаем, я хотел бы поблагодарить Центр предпринимательства и инноваций Сколтеха (CEI) и ЦИС «Сколково» за высокопрофессиональную помощь и поддержку в регистрации прав ИС на наше изобретение», − сказал Джуринский.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *