Российский композит для мощных ванадиевых аккумуляторов готов заменить импортный

Наиболее перспективными для промышленного накопления энергии считаются проточные аккумуляторы на основе ванадия. При всём удобстве литиевых батарей они имеют также ряд недостатков, главным из которых остаётся риск возгорания, что показал пример с пожаром на австралийском меганакопителе на батареях Tesla. Проточные аккумуляторы свободны от этой опасности, но всё ещё требуют улучшений, чем, в частности, занимаются российские учёные.

Источник изображения: НИТУ «МИСИС»

Например, группа ученых из Университета «МИСИС», Института проблем химической физики РАН, Сколтеха, РХТУ им. Д.И. Менделеева совместно со специалистами компании «ИнЭнерджи» предложила в качестве материала для изготовления ключевого элемента ванадиевых проточных аккумуляторов — биполярных пластин — композит собственной разработки, который может заменить импортный как по цене, так и по качеству.

Металлическая биполярная пластина в проточных аккумуляторах служит основой химических процессов, в ходе которых происходит преобразование энергии в электричество. Сама проточная батарея представляет собой нечто среднее между топливной ячейкой и аккумулятором. Электролит в ней не замкнут в постоянном объёме, а непрерывно перекачивается сквозь батарею из одной ёмкости в другую. Биполярная пластина в проточной батарее должна выдерживать коррозию, оставаться стабильной в течение длительного времени и эффективно вырабатывать электричество.

Как правило, в основе биполярных пластин лежит графит, который обладает прекрасной электропроводностью и химической стабильностью, однако к его недостаткам можно отнести значительную проницаемость электролитами, что ведёт к относительно быстрой деградации аккумуляторов и, к тому же, предполагает достаточно сложный технологический процесс обработки исходного сырья.

«Синтезированный российскими учёными композит имеет однородную структуру, обладает стойкостью к электролитам, и электропроводностью, достаточной для его использования в промышленных ванадиевых проточных батареях высокой мощности. При этом свойства материала делают возможным его использование для серийного производства биполярных пластин со сложной архитектурой», — говорится в пресс-релизе НИТУ «МИСИС».

Принцип работы проточного аккумулятора

Биполярные пластины были изготовлены с использованием углеродных волокон марки Toray T700, измельчённого искусственного графита, и технического углерода марки N220. Окончательное формирование свойств осуществлялось путем нагрева в инертной среде до температуры 340 °C, о чём исследователи рассказали в журнале Materials Today Communications.

«Разработанный материал может стать отличной заменой для применяемых сегодня импортных углерод-композитных материалов биполярных пластин проточных батарей. Однако сначала требуется дождаться результатов ресурсных испытаний в реальных устройствах для подтверждения долгосрочной стабильности материала», — рассказал автор работы, эксперт Центра энергоэффективности Университета «МИСиС» к.ф-м.н Андрей Усенко.