РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ещё 50 тонн: как российские физики изменят привычный нам мир

В новосибирском Академгородке 11 февраля 2020 года компания OCSiAl объявила о запуске новой установки синтеза графеновых нанотрубок с производственной мощностью 50 тонн в год. Установка получила название Graphetron 50 и на сегодняшний день является крупнейшей в мире.
Ещё 50 тонн: как российские физики изменят привычный нам мир

Запуск Graphetron 50 закрепил лидирующие позиции OCSiAl на глобальном рынке: теперь компания контролирует почти весь мировой рынок графеновых нанотрубок. Запущенная в 2019 году в тестовом режиме установка Graphetron 50 компании OCSiAl вышла на плановую мощность — 50 тонн в год.

«На наших глазах стартап из новосибирского Академгородка, начинавшийся фактически с одной, но очень амбициозной идеи — создать абсолютно новый материал будущего — вырос в глобального лидера рынка с промышленной технологией производства графеновых нанотрубок. В 2019 году он стал первым и пока единственным в нашей стране "единорогом" в секторе material based. Сегодня, когда запускается крупнейшая в мире установка синтеза нанотрубок, я испытываю гордость за всю команду проекта во главе с Юрием Коропачинским и Михаилом Предтеченским», — заявил бывший председатель правления «Роснано» Анатолий Чубайс.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Графеновые нанотрубки
OCSiAl
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

OCSiAl владеет единственной в мире масштабируемой технологией промышленного синтеза графеновых нанотрубок и является мировым лидером по объему производственных мощностей. Автор уникальной технологии — российский ученый-физик, академик РАН Михаил Предтеченский.

Первую промышленную партию OCSiAl синтезировала в 2015 году — 1,2 тонны, что превысило весь объем этого материала, когда-либо произведенный с момента его открытия в 1991 году. Сегодня научно-исследовательский реактор Graphetron 1.0 , изначально рассчитанные на производство тонны трубок, синтезирует 25 тонн нанотрубок в год — технология оказалась уникально масштабированной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как говорит основатель компании Юрий Коропачинский, предельный коэффициент масштабирования в химической промышленности 6, за редким исключением 8. Уже Graphetron 1.0 показал коэффициент выше 10. Поэтому 50 тонн графеновых нанотрубок на Graphetron 50 — это только самое начало. Изменилась и технология производства — если Graphetron 1.0 компания запускала год, то Graphetron 50 заработал сразу — невиданные результат при технологиях такой сложности. Одна из основных задач — трудность протекания каталитических реакций на таких площадях — один грамм нанотрубок имеет площадь поверхности 1500 кв. м, а одновременно в реакторе Graphetron 50 находятся десятки килограммов трубок. Ранее эта задача считалась неразрешимой.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
OCSiAl
OCSiAl
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Интересной особенностью подобных реакций является то, что себестоимость продукции падает как 1 на объем реактора в степени 3/2. Поэтому с ростом размера Graphetron материал становится все дешевле, и все качественнее. По мере роста размера реактора, в конечных графеновых трубках все меньше металлических частиц, и все больше трубок. И если на первом графетроне сначала синтезировали трубки 75% чистоты, потом 80%, то на новом реакторе получается 85% и выше, компания вплотную подошла к рекордной 90% чистоте.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На сегодня главный рынок для OSCiAl — автомобильная промышленность, вернее, аккумуляторы для машин. Современные аккумуляторы с катодами высокой емкости на основе материалов с высоким содержанием никеля (NCM 622, NCM 811, NCA) и графитовыми анодами достигают энергоёмкости в 240-250 Вч/кг, что позволяет легковому автомобилю иметь пробег на одной зарядке на уровне 400 км. Однако, при этом пробег электромобиля все равно существенно ниже пробега автомобиля с ДВС аналогичного класса, а его стоимость выше на 25%. Для того, чтобы электромобили стали действительно массовыми и могли конкурировать с авто с ДВС по пробегу и цене, энергоёмкость батареи должна быть на уровне 300-350 Вч/кг. На сегодняшний день единственно доступной технологией, позволяющей достигнуть данных показателей по энергоёмкости, является замена графитового анода в литий-ионной батарее на анод с высоким содержанием кремния. На уровне 20% (SiO).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Литий-ионная батарея LG Chem
Литий-ионная батарея LG Chem LG Chem
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Теоретическая удельная энергоёмкостью кремния более чем в 10 раз выше, чем у графита — 4200 мАч/г против 370 мАч/г. Однако, при добавлении такого высокого процента кремния в анод батареи, существенно падает ее срок службы. Это связано с тем фактом, что в ходе циклов заряда/разряда батареи кремний меняет свой объём более чем в 6 раз. При таком объёмном расширении анод трескается, что и ведёт к падению сроку службы батареи. Это фундаментальная проблема кремнийсодержащих анодов, у которой не было решения, что и останавливало процесс создания более энергоемких батарей, так нужных современному автопрому.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Решением стало применение графеновых нанотрубок в качестве проводящей и повышающей прочность добавки в кремнийсодержащие аноды. Нанотрубки создают плотную, разветвлённую и прочную сеть внутри анода, которая позволяет частицам анодного материала оставаться электрически связанными, и, соответственно, активными даже в ходе их существенного объемного расширения. Данный эффект от применения нанотрубок сделал возможным использование высокого содержания кремния в анодах без значимого негативного влияния на срок службы батaреи.

Ряду крупнейших производителей удалось создать батареи с энергоёмкостью свыше 300 Вч/кг и сроком службы свыше 1000 циклов заряда/разряда. И графеновые нанотрубки оказались единственным решением, позволяющим это сделать. Де факто использование графеновых нанотрубок везде, где в аноды требуется добавления кремния стало мировым стандартом в индустрии литий-ионный источников тока. Уже сейчас 7 из 10 ведущих производителей аккумуляторов либо начали массовое производство, либо находятся на стадии предсерийных испытаний источников тока с кремниевыми анодами, содержащими графеновые нанотрубки OCSiAl.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
OCSiAl
OCSiAl

OCSiAl – единственная компания, владеющая масштабируемой технологией промышленного синтеза графеновых нанотрубок, их крупнейший в мире производитель. Графеновые нанотрубки, или одностенные углеродные нанотрубки, представляют собой свернутые в цилиндр плоскости графена. Они обладают уникальными свойствами – высокой электро- и теплопроводностью, прочностью, соотношением длины к диаметру. При внесении в матрицу материала они создают трехмерную сеть, которая придает материалам проводящие и армирующие свойства. OCSiAl производит нанотрубки под брендом TUBALL.

petrkozyrev
petrkozyrev 09 Июня 2021, 08:13
Всякая новость с упоминанием имени РЫЖЕГО ДЬЯВОЛА шибко настораживает. Очень возможно, что ЭТО очередное красивое ФУФЛО.
Алексей Рыбалко
Алексей Рыбалко 07 Июня 2021, 10:25
А через сколько месяцев напишете что производство невыгодно, выгоднее бабки в офшорах, графен накрылся графеном!
Артур Булатов
Артур Булатов 14 Апреля 2021, 05:40
Я сам с Новосибирска. Так вот, нанотрубки делать научились? Пожалуйста, научитесь чистить снег зимой( и будьте к ней готовы, она приходит в одно время), и дороги делать нормальные летом, которые за год не выходят из строя, глядишь и деньги появятся на что еще нужное человечеству!!!!! Это позор, приедьте, прокатитесь по городу, господин Чубайс, который гордится командной!!!
Виктор Васильев
Виктор Васильев 01 Апреля 2021, 21:22
Статья, ещё раз показывающая нашу (российскую) беспросветную мудовость. Ума хватило запустить производство ценнейшего уникального материала. А дальше в традициях успешных отечественных менеджеров (по образованию - юристы, журналисты, экономисты ... и прочая погань) продать то толком не могут. А что уж говорить о запуске в производство изделий требующих использования графена (хотя бы аккумуляторов), но тута ни ума, ни образования не хватает. И связи и блат не помогают.
Артур Булатов
Артур Булатов 14 Апреля 2021, 05:45
Соглашусь всецело, при чем был завод литиевых батарей в Нск, ну и продолжайте. Нск создан для этого всего. Наняли бы команду нормальную мирового уровня, создали готовый продукт, а не сырьевой придаток, вписались бы со всеми производителями батарей, только все сыр бор в том, что с нами работать никто не хочет по серьезной, потому что правила игры меняются всегда во время игры.
Михаил Блинов
Михаил Блинов 21 Марта 2021, 23:02
Интересно почему на основании этой уникальной технологии мы ограничились выпуском материала, а не делаем например аккумуляторы при относительно небольших затратах прибыль от продажи готовой продукции в разы больше. Западные компании поступили бы так на рынок поставляли бы нанотрубки с чистотой 75%, а сами в своем изделии использовали бы 85% имея конкурентное преимущество.
Матвей Корсар
Матвей Корсар 20 Марта 2021, 16:57
Если бы от данного выдающегося результата выиграла Россия в целом, было бы радостно. Только Чубайс, как я читал ранее, планирует открывать такие заводы по всему миру, а не только в России... Ещё не поздно одуматься!
Олег Ч
Олег Ч 01 Марта 2021, 08:33
Интересно, насколько они ядовиты, точнее, онкогенны? По факту это же неразрушимые нанометровые пики, повреждающие клетки на раз.
Артур Прилепский
Артур Прилепский 02 Января, 15:15
Я, как человек преподающий нанотоксикологию, могу вам сказать, что они крайне опасны. Неконтролируемое повреждение клеточных мембран, блокирование транспорта ионов, пожизненное накопление в различных органах, в том числе в почках. В общем это не то, на что стоило бы делать упор. Наночастицами диоксида титана уже все загадили, наночастицы магнетита поговаривают вызывают Альцгеймер, теперь вот это еще. Не тот путь должен быть у чистой энергетики.
Иван Иванов
Иван Иванов 24 Февраля 2021, 21:35
Интересно, какие характеристики композита получатся,если тканью из нанотрубок армировать полиимид?ЗЫ: только Чубайса не подпускайте..
Артур Прилепский
Артур Прилепский 02 Января, 15:15
Я, как человек преподающий нанотоксикологию, могу вам сказать, что они крайне опасны. Неконтролируемое повреждение клеточных мембран, блокирование транспорта ионов, пожизненное накопление в различных органах, в том числе в почках. В общем это не то, на что стоило бы делать упор. Наночастицами диоксида титана уже все загадили, наночастицы магнетита поговаривают вызывают Альцгеймер, теперь вот это еще. Не тот путь должен быть у чистой энергетики.
Виктор Воронин
Виктор Воронин 10 Марта 2020, 14:05
"...достигают энергоёмкости в 240−250 Вч/кг" - ЧЕГО? ВОЛЬТ*Час/килограмм?!? кто этот храмотей? "...OSCiAl" - компания так называется?!?! Вы торопитесь, так торопитесь осознано! + орфографические ошибки...
throgvar
throgvar 18 Февраля 2020, 12:17
Физики создают теоретическую базу, а оборудование делают инженеры.
konstanzhoglo
konstanzhoglo 18 Февраля 2020, 11:51
это совсем другие бизнеса, особенно продажа авто. А вот выпуск акоммуляторов можно под себя подгрести, нужно только найти хорошего производителя с проблемами со сбытом. Но видно до этого решали главную проблему повышения чистоты трубок ведь в этом залог успеха их использования в автомобильных и проч. акоммуляторах
Ne On
Ne On 18 Февраля 2020, 09:15
Так отчего Россия не является мировым лидером по электромобилям или батареям для них?
Олег Иванов
Олег Иванов 16 Февраля 2020, 01:02
Какая все-таки у автора технологии пророческая фамилия.
Загрузка статьи...