Поиск - новости науки и техники

Эффект аккумулятора

Российские и китайские ученые накапливают знания для прорыва в энергетике

Город Чансин в провинции Чжэцзян – по китайским меркам, поселок с населением 620 тысяч жителей – утыкан небоскребами, как подушечка портнихи иголками, благоустроен и обихожен на зависть среднему российскому областному центру: современные супермаркеты, отели, отличные дороги. В одном из бизнес-центров 7 этажей из 24 занимает компания ENV: химические и аналитические лаборатории, офисы сотрудников, администрация, BMS – системы электронного мониторинга состояния аккумуляторов, опытное производство. И всюду – наклейки с логотипом Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, на видном месте – стенд с информационными материалами о вузе.
«Перекличка» с городом на Неве не случайна – в 2016 году глава компании ENV Ван Циншен защитил кандидатскую диссертацию по литий-ионным источникам питания в Институте металлургии, машиностроения и транспорта ­(ИММиТ) Политеха. А еще раньше под руководством директора Института профессора Анатолия Поповича Ван заканчивал магистратуру в Дальневосточном университете, разрабатывал материалы для электрических аккумуляторов, в том числе с применением рисовой шелухи. Шелуха была необходима для получения порошка чистого аморфного кремния, который добавляли к материалу анода, чтобы повысить его емкость.
Перебравшись в 2011 году в Политехнический, А.Попович при-гласил Ван Циншена для развития в вузе тематики литий-ионных накопителей энергии. Можно было и поближе кого-то найти, из питерских ребят, однако Ван был ценен не только как специалист по литий-ионным технологиям и пытливый исследователь, но и как инвестор. В 2013-м в химическом корпусе вуза открылась российско-китайская лаборатория функциональных материалов, в которую Ван вложил средства на проведение НИР от лица своей компании.
– Для Вана это – тема всей жизни: и хобби, и наука, и бизнес, – говорил мне профессор А.Попович, представляя ученика, в очередной раз приехавшего в Петербург. – Он еще после окончания бакалавриата в Харбинском политехническом университете продал квартиру в центре города, чтобы создать маленькую компанию по производству батареек, тогда никель-кадмиевых. А сейчас Ван – состоятельный и состоявшийся бизнесмен и ученый.
В Чансине у Циншена опытно-промышленное производство, кроме того, завершается строительство большой фабрики по выпуску литий-полимерных аккумуляторов – более безопасной модификации литий-ионных. В основе технологии – совместные разработки с Политехом в области материаловедения. Там же, в Чансине, был открыт Инновационный институт, где рядом с китайскими специалистами по годичным контрактам – с возможностью продления – работают российские, главным образом из Политехнического. С их появлением по инициативе профессора А.Поповича развивается новое для компании ENV направление – аддитивные технологии, применение которых в медицине позволяет методами прототипирования создавать «дублеры» поврежденных человеческих органов. Год назад в СПбПУ был организован научно-образовательный центр компании ENV «Аддитивные технологии и функциональные материалы», который начинает готовить специалистов по ключевым направлениям сотрудничества. Так слаженно действуют и развиваются две площадки: научная в Политехе, научно-практическая в Чансине.
– Получается, что мы выполняем разработку в Петербурге, а специалисты в Китае, прежде всего политехники, участвуют в ее внедрении, – пояснил заместитель директора совместного Института по научной работе Павел Новиков. Он – тоже ученик профессора А.Поповича, в частности, занимается «кастингом» для Чансина. Основных критериев при отборе персонала два: активная заинтересованность в проведении исследований и готовность новичка полностью погрузиться в работу в специфичной среде вдали от родственников и друзей.
Ван, на лацкане которого красовался ромбик выпускника Политехнического, по-своему обрисовал ситуацию: в Китае гораздо больше специалистов, получивших образование в США и странах Европы, чем в России. Причем многие компании ищут хороших технологов, а он их уже нашел – сотрудничает с российскими специалистами, которых отличает высший уровень инженерно-технологической подготовки. И докторскую диссертацию намерен защитить в России, но сперва надо вывести фабрику на рабочий режим. «Приезжайте, лучше один раз увидеть», – завершил он разговор на русский манер.
Так я оказался в Чансине, причем в знаменательный день: Ван обрел стратегического инвестора. Он подписывал договор о кооперации с китайской группой GSR (Gold, Sand, River – «Золото. Песок. Река»), в состав которой входят около 30 высокотехнологичных компаний. В холле бизнес-центра звучали приветственные речи, один из руководителей группы GSR благодарил Политехнический за подготовку таких продвинутых кадров, как Ван Циншен.
Торжественный акт произвел впечатление на молодых политехников, с которыми я сходу познакомился. Иван Рей и Евгений Мальцев дружно сказали, что связывают с этим соглашением серьезные планы: расширится поле для творчества. Иван лишь в прошлом году закончил кафедру «Теоретические основы сварки» ИММиТ. В Чансин позвали друзья, приехавшие сюда раньше, он последовал за ними, как только появилась вакансия. Привлекли возможность проявить себя, а также материальный фактор. Меньше чем через год возглавил отдел аддитивных технологий, так что очень пригодились полученные в Политехе базовые знания по металловедению. У Евгения было немного по-другому: в 2016 году закончил кафедру микроэлектроники и нанотехнологий Института физики, нанотехнологий и телекоммуникаций, устроиться по специальности не мог, работал в банке, искал вакансию через Интернет. Все решили встречи с П.Новиковым и посетившим Политех Ван Циншеном. С ноября 2018 года он здесь. Занимается разработкой материалов для твердых электролитов.
Приезжих специалистов в ENV ценят, для них созданы отличные условия. Начать с того, что оплачиваются виза, вид на жительство, перелет, медицинская страховка, спецодежда, питание. Проживание – со всеми удобствами – в новом микрорайоне с характерным названием «Общественные квартиры для талантливых людей». Маленькая деталь: плата за аренду жилья для магистров и кандидатов наук в течение первого года не взимается, далее – 50% скидка, но это забота компании, кандидаты наук не платят и за коммунальные услуги. Вообще в полном смысле ценятся знания. Зарплата – в четком соответствии с уровнем образования. Так, у кандидата наук она вдвое выше, чем у бакалавра. Вдобавок, чтобы коллеги не ностальгировали по русской кухне, Ван нанял прекрасную повариху Лену, которая каждый день радует их то борщом, то блинами, то вкуснейшими салатами.
Но главное для ученого – возможность работать по профилю, пройти цикл от идеи до выпуска опытной, а в ближайшем будущем и серийной продукции. При этом использовать супероборудование, например, установку для нанесения на подложку экспериментальных материалов слоем толщиной в атом с помощью испарения лазером. С его помощью разрабатывают рецептуру функциональных материалов всех компонентов аккумулятора – анода, катода, электролита, сепаратора – у каждого из них свои узкие места. Как только оптимальная композиция найдена, изготавливается образец реального аккумулятора в рамках опытной серии – для этого есть отдельный парк оборудования.
Что еще важно? Ученые, создающие продукт «на выданье», чувствуют собственную необходимость. Китай, ставший с 2009 года крупнейшим автомобильным рынком мира, ежегодно удваивает производство электромобилей, а они заряжаются с помощью литий-ионных аккумуляторов. Недавно Пекин поставил амбициозную задачу: к 2025 году продавать не менее 7 миллионов электромобилей в год, а к 2040-му и вовсе запретить продажи бензиновых и дизельных машин. Законодательством КНР предусмотрены меры, стимулирующие выпуск и приобретение электроавтомобилей, например, упрощенная процедура получения номеров. Компания ENV в этом смысле занимает очень выгодную нишу.

После подписания соглашения с группой GSR Ван пригласил гостей осмотреть уже построенное здание фабрики (осталось оснастить ее оборудованием). Здесь на площади 80 тысяч кв. м будет развернута технологическая цепочка по производству литий-полимерных аккумуляторов с твердым электролитом, причем используются разработанные им катодные материалы. Зажав в руке снятый после официальной церемонии галстук, Ван рассказывал, что в проект вложено 500 миллионов юаней, выручка составит 1 миллиард юаней в год, то есть он окупится за полгода. Рынок в основном китайский, кроме питания автомобилей это зарядка компьютеров, сотовых телефонов, осветительных приборов.
– Легко ли заниматься бизнесом в Китае? – спросил я.
– Если выходишь на рынок с хорошим продуктом, легко, – рассмеялся Ван. – Компания – это технология и продукт. В Китае около трех тысяч компаний производят литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы с жидким электролитом. И только одна компания кроме нашей выпускает аккумуляторы с твердым электролитом.
Напомним, что главное достоинство подобных батарей – безопасность: они не взрываются и не горят при разгерметизации и перезарядке (такое уже случалось и приводило к авариям электромобилей и гибели людей). Внедрение твердого электролита – это новый виток в развитии литий-ионных систем. Но есть проблема, с которой уже столкнулись разработчики, – падение емкости аккумулятора при быстрых скоростях разряда. Ее решение позволит избежать потерь при работе с большими токами, и специалисты в Санкт-Петербурге и Чансине уже понемногу реализуют различные идеи по модифицированию твердого электролита.
Конечно, переезд в далекий Китай на длительный срок для каждого из российских специалистов – вызов. Но они свой выбор сделали и не жалеют. Спокойная, безопасная среда, отличная медицина, отсутствие языкового барьера – в их маленьком коммьюнити говорят по-русски (в том числе глава компании) и по-английски. Правда, еще один выпускник Политеха, кандидат физико-математических наук Александр Калабушкин, начал изучать китайский язык для перевода технической документации и увлекся. Скажем, слово «аккумулятор» состоит из двух иероглифов – «электрическое» и «озеро». Красиво!
После встреч в Чансине я испытывал двойственное чувство: радость за яркую личность, искреннего друга России, обученного в наших прекрасных университетах, и некоторое огорчение от того, что такое предприятие, основанное на разработках специалистов Политехнического, создают не у нас. Впрочем, на то есть объективные причины. Литий-ионные аккумуляторы в коммерческих целях мир начал использовать с 1991 года, когда российской экономике было не до них, их гражданский рынок в РФ сформировался в последние 5-7 лет. Догонять всегда сложно, а Китай в этой области ушел далеко вперед. Значит, надо вступать в кооперацию, дабы не отстать от мировых тенденций, что политехники и сделали.
– Наш вклад – это НИР по разработке перспективных катодных материалов. Технологии нанесения катодной массы на сетку, получение анода, сепаратора, электролита, сборка аккумулятора – китайские, частично – Вана, – уточнил профессор А.Попович. – Мы стремимся перенять китайский опыт в области производства аккумуляторов. Уже сделан первый шаг – в России организована дочерняя компания ENV. Будущий федеральный технополис на базе Политехнического откроет новые горизонты нашего взаимодействия.

Аркадий СОСНОВ

Фото автора

Нет комментариев