Их придумали почти случайно. Рассказываем про те самые натриево-графеновые батареи

Фото Павла Орловского

Вскоре сможем перевести электротранспорт с дорогих литиевых батарей на более мощные, емкие и дешевые отечественные – натриево-графеновые. Самокат, работающий на первом в мире таком аккумуляторе, демонстрировали его создатели на выставке «Беларусь интеллектуальная». Как наша страна оказалась впереди всех и какие выгоды принесет человечеству белорусское ноу-хау?

Нужно было просто размешать раствор

Отечественные ученые открыли новую эру в мировой электронике, можно сказать, случайно. Об этом мы узнали, придя в НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, где в декабре 2022 года появилась первая на планете натриево-графеновая батарея.

– Однажды один из наших химиков решил разболтать раствор в колбе, – рассказал генеральный директор НПЦ доктор наук Валерий Федосюк. – А так как стеклянной палочки рядом не оказалось, взял графитовую. И палочка размером с карандаш в растворе в мгновение ока выросла в графеновый «ерш» величиной в колбу!

Так был открыт новый, быстрый и дешевый способ получения графена – двухмерного материала, до сих пор долго и трудно производимого. И мир сделал важный шаг к созданию натриево-графеновых батарей. На таких аккумуляторах, в основе которых графен, натрий и аммиак, будут производить всю электронику будущего, как и самую топовую группу – электротранспорт.

– Наши первые экспериментальные прототипы батарей уже сопоставимы с литиевыми. А теоретически они после доработки и отработки технологии должны быть в 2,5–3 раза более емкими и мощными, чем литиевые, – говорит Валерий Федосюк, показывая возможности самоката, работающего на новой «силе».

Почему так важно заменить литиевые батареи на натриево-графеновые?

– Дело в том, что литий – материал дорогой. Добывается он в восьми странах (Чили, Австралии, Аргентине, Китае, США, Зимбабве, Бразилии, Португалии), и его запасы ограничены, – поясняет Валерий Федосюк и уточняет, где будем брать натрий, графит и другие вещества. – Натрий – хоть в нашей стране у ОАО «Беларуськалий». Правда, его выделение из соли – технология не из простых и дешевых, но ее давно освоили россияне. Графит также имеется в избытке в подземных кладовых Российской Федерации. Из него и будем получать графен. Потребуется еще и аммиак, а он продукт многих белорусских производств. Аналогично и с другими материалами.

Генеральный директор НПЦ доктор наук Валерий Федосюк

Все начинается с небольших партий

– Сейчас важно запустить мелкосерийное производство таких батарей, – считает генеральный директор НПЦ по материаловедению. – Его намерены организовать в стенах нашего института. Мелкая серия требуется для отработки технологий и изучения возможностей новых батарей. Начнем с небольших партий – к ключам для автомобилей. Продолжим линейку для самокатов. Потом приступим к созданию более мощных – для мотоциклов. Настанет очередь электромобилей, электробусов, грузовиков разной мощности и грузоподъемности...

В ходе исследований предстоит узнать, как покажут себя новые батареи, сколько способны «поднять» циклов зарядки и перезарядки.

– Мы должны ответить на все вопросы, в том числе такой: как на аккумуляторы действуют температуры – низкие и высокие? Только после испытания десятков таких самокатов, автомобилей и других устройств можно будет приступать к созданию промышленного производства.

Пока литиевые аккумуляторные батареи – это самый современный и востребованный автономный источник питания. Не исключено, что их место займут натриево-графеновые. Тогда и сам Илон Маск встанет в очередь за разработкой белорусских ученых, потому как захочет сделать более мощными и дешевыми свои Tesla.

Подключатся российские инвесторы

С графеном и близкой транспортной тематикой – созданием суперконденсаторов для автомобильной техники (погрузчиков «БелАЗ») – НПЦ по материаловедению уже приходилось работать.

– Как-то к нам пришел директор ОАО «БелАЗ» Герой Беларуси Павел Мариев и спросил: «Сможете сделать суперконденсатор для наших погрузчиков?». Мы не испугались: «А давайте!». И создали суперконденсатор на графене! Но дело закончилось опытными образцами: пока выделили деньги на разработку, БелАЗ перестал выпускать такие погрузчики.

Ученые уверены, что сейчас все будет по-другому. Шлифуя промышленную технологию, они уже прорабатывают возможность установления партнерских связей с рядом предприятий Минпрома. Притом не только белорусскими, но и российскими.

– Потребуется целая цепочка химических производств, которые есть в России и Беларуси, – уточняет Валерий Михайлович. Он уверен, что к промышленной реализации проекта подключатся и российские инвесторы. Ведь в создании и использовании натриево-графеновых батарей заинтересованы обе страны Союзного государства!

Старший научный сотрудник НПЦ Татьяна Зубарь

Защитные экраны на «БепиКоломбо» – белорусские

Космическая тематика – еще одно направление, в котором проявило себя НПЦ по материаловедению. В частности, разработки лаборатории физики магнитных пленок, которой руководит доктор физико-математических наук Валерий Федосюк, давно и успешно используются как на околоземной орбите, так в дальних уголках Солнечной системы.

Например, защитные экраны, произведенные НПЦ, установлены на спутнике «БепиКоломбо», запущенном на Меркурий исследовательской миссией Японии и Евросоюза. О том, что спутник вот-вот примеркурится, как бортовую технику спутника-малыша уберегают белорусские экраны от вспышек на Солнце, нам рассказала старший научный сотрудник НПЦ Татьяна Зубарь. Особенности этого процесса можно посмотреть на страничке «БепиКоломбо» в Твиттере.

Нужно сказать, что руководитель НПЦ по материаловедению Валерий Федосюк, ставший доктором наук до 40 лет, поддерживает многие начинания молодых ученых, которые проявляют себя активно и дома, и на международной арене. Например, за разработку систем защиты (экранов) нового поколения датчиков от космического излучения стал недавно лауреатом Премии Союзного государства Алексей Труханов – теперь заместитель генерального директора НПЦ, кстати, ставший доктором наук в 35 лет. Такие экраны работают на околоземной орбите на российских и белорусском спутниках.

Старший научный сотрудник НПЦ Дарья Тишкевич

Белорусские изумруды не отличить от африканских

Дорогу к НПЦ по материаловедению знают и ценители одного из самых популярных в мире драгоценных камней – изумрудов. Здесь любимый камень хозяйки Медной горы и актрисы Анджелины Джоли выращивают в лабораторных условиях из берилла (сырья типа глины).

– Ювелиры известных домов мира не могут отличить белорусские изумруды от тех, которые добывают, например, в копях Африки, – утверждает старший научный сотрудник Дарья Тишкевич. – Мы их продаем как дома, так и в Израиль, страны Евросоюза и другие государства.

Еще в НПЦ выращивают алмазы. Правда, преимущественно для производства режущего инструмента, который используется на многих заводах Минпрома. Но востребованы это чудо-камни и для создания украшений.

– Выращиваем не только классические алмазы – прозрачные, но и синеватые, зеленоватые и редкие – розовые! – уточняет Дарья Тишкевич.

Кстати, в сережках с драгоценными камнями, выращенными в лабораториях НПЦ, щеголяют многие очаровательные сотрудницы НПЦ НАН Беларуси по материаловедению. Деньги, которые они здесь зарабатывают, позволяют не экономить на красоте.

| Тамара МАРКИНА, газета «7 дней».

| Фото Павла ОРЛОВСКОГО.