четверг, 9 апреля 2026 
В 2025 году начал работу Научный центр мирового уровня «Центр рационального использования редкометалльного сырья». Координатором выступил Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, а партнерами – Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Кольский научный центр РАН. За десятилетия Кольский научный центр неоднократно принимал участие в совместных проектах, но на этот раз кое-что изменилось.
Заместитель генерального директора КНЦ РАН по научной работе, директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, академик РАН Иван Тананаев поясняет: для Научного центра мирового уровня КНЦ РАН выполняет несколько задач. Одна из них – создание новых материалов для источников тока. Этим в Институте химии занимаются уже многие годы. Ранее основными результатами работы становились соли или комплексные соединения, обладающие проводящими свойствами. Эти материалы патентовали, публиковали в журналах, характеризовали с точки зрения электрохимических свойств, но основным продуктом оставалось лишь вещество – «внутреннее содержание» батарейки.
– Например, в прошлом году группа Галины Борисовны Куншиной получила очень интересные керамические материалы, но это все еще было вещество, порошок, – говорит Иван Гундарович. – Кто-то должен превратить эти порошки в конкретную батарейку, которую можно купить в магазине и использовать в клавиатуре, фонарике, другом устройстве. Раньше мы видели только порошок. Нас интересовали цифры, методы, алгоритмы, а конечный результат появлялся «где-то там». А теперь нам сказали: «Публикации – это хорошо, но от вас требуется другое. Давайте продукт». Это требование подкреплено серьезным финансированием и означает необходимость превратить бумажную публикацию в осязаемую вещь. Однако Кольский научный центр всегда славился тем, что был «на земле» – превращал научные работы в конкретный результат. Центр создан в регионе с огромными природными богатствами именно для того, чтобы эти минералы превращались в реальную продукцию.
Теперь мы сами превращаем синтезированные материалы в батарейки, которые можно установить в устройство и использовать по назначению.
Он признается: новый подход вызывает определенное волнение. Легче описать характеристики порошка в таблице, чем собрать из него устройство, которое можно использовать.
Заместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН по научной работе Вадим Ефремов показывает оборудование в лаборатории: миксер, пресс, высокотемпературную печь, стенд с подключенными к потенциостатам-гальваностатам на первый взгляд совершенно обычными батарейками. Именно здесь результаты лабораторных исследований превращаются в готовые элементы питания.
– Над электродными материалами работает целая группа из разных институтов. Я координирую работу, в коллективе занято много людей: заместитель директора Института химии по научно-инновационной деятельности Роман Корнейков, ведущий инженер Светлана Аксенова, аппаратчик Оксана Кравченко, Сергей Долматов, молодые специалисты Роман Титов и Максим Окунев, инженер Игорь Хренков.
Группа занимается синтезом материалов для литий-ионных, натрий-ионных и перспективных цинк-ионных аккумуляторов.
Один из самых распространенных типов материалов – NMC (никель-марганец-кобальт). Меняя содержание металлов, исследователи управляют свойствами аккумулятора: делают его более емким, долговечным или безопасным.
– Комбинируя составы, мы получаем материалы с большей емкостью, продолжительностью жизни, либо с повышенной токоотдачей, – объясняет Вадим Ефремов.
Для синтеза применяют разные методы. Классический твердофазный способ предполагает смешение оксидных порошков и высокотемпературный отжиг. Другой подход – осаждение из растворов с твердофазным окончанием. Он позволяет получить более однородные и мелкие частицы при меньшей температуре синтеза на завершающем этапе. Также в институте осваивают установку синтеза в условиях сверхкритического флюида. Под большим давлением при высокой температуре вода приобретает удивительные свойства, позволяя создавать наноразмерные частицы с контролируемым составом. Как отмечает Вадим Викторович, установку только начали осваивать: монофазные составы пока получить не удалось, но первые близкие к ним результаты уже есть.
После получения электродного порошка начинается этап сборки.
– Сборка наших батареек – это ручная работа, – говорит Вадим Викторович. – Есть соответствующие устройства, но многое делается руками.
В лаборатории появились вакуумный миксер для приготовления электродной пасты, валки для раскатки электродных материалов, пресс для опрессовки готовых ячеек coin-cell. Ключевой этап – сборка ячейки типа «монетка». Выглядит она совершенно обычно, но внутри – особенные материалы.
Собирать их нужно в перчаточном боксе – герметичном шкафу с инертной контролируемой атмосферой. Органический электролит разрушается от влаги и кислорода, поэтому контроль среды критически важен.
– Пока у нас в Апатитах нет бокса с нужными параметрами, мы сотрудничаем с Дальневосточным федеральным университетом и Сахалинским государственным университетом, – рассказывает Вадим Ефремов. – Синтезируем материал здесь, изготавливаем нужные детали, везем туда, собираем ячейки и возвращаем для тестов. Эту группу на Сахалине возглавляет Олег Шичалин.
Для испытаний закуплено современное оборудование: потенциостаты-гальваностаты для циклирования и импеданс-анализаторы, показывающие, как ведет себя аккумулятор, раз за разом набирая и отдавая заряд. На графиках видно, как это происходит. В конце 2025 года в институт поступила высокотемпературная печь, способная работать в вакууме и инертной атмосфере при температурах до 1700 °C, что расширяет возможности синтеза. Скоро ее подключат, и возможностей для создания новых аккумуляторов будет еще больше.
Участие Кольского научного центра в Научном центре мирового уровня финансируется в рамках Государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». На период выполнения проекта выделено до 300 миллионов рублей. Эти средства направлены на оборудование, подготовку кадров и масштабирование разработок.
Важно понимать: задача ученых – создать прототип, доказать его работоспособность и передать технологию промышленности.
– Мы производим прототипы, – поясняет Иван Тананаев. – Наша основная задача – получить прототип исходного вещества и передать в промышленность для масштабирования.
Одно из ключевых направлений Кольского научного центра, рациональное использование редкометалльного сырья, оказалось в числе приоритетных для страны. Это подтверждает правильность выбранного пути.
– Надеемся, что эти батарейки – наш первый шаг, – резюмирует Иван Гундарович. – Мы сможем продемонстрировать конкретным образом, что наши исследования приводят к позитивным результатам.
