Минобрнауки №123042000120-3

(2023—2025)

Аннотация

Целью проекта является создание макета органического аккумулятора для работы в широком диапазоне температур с использованием ранее разработанных в нашей научной группе катодных материалов и специально подобранных анодных материалов.

Для этого будут решены следующие задачи:

• Анализ рынка и соответствие целевых параметров аккумулятора рыночным потребностям: анализ институциональной базы и нормативно-правовых актов, в том числе требований и нормативов ресурсо- и энергоэффективности (Энергетическая стратегия РФ до 2035 года, Стратегия РФ с низкоуглеродным развитием до 2050 года, Федеральный закон Об ограничении выбросов парниковых газов, Постановление РФ о нормативах утилизации отходов от использования товаров); отраслевой анализ, в том числе потенциальных конкурентов и ключевых игроков, объема рынка, инновационных и конкурентных стратегий; определение ключевых параметров аккумулятора в соответствии с потребностями рынка; разработка сценариев выхода на рынок нового продукта и обоснование эффективной стратегии с учетом экономической и экологической целесообразности.
• Формулировка требований к конструкции и материалам аккумулятора, способного занять часть рынка литий-ионных аккумуляторов. Синхронизация экономических и материаловедческих представлений о материалах аккумулятора, одновременно доступных для синтеза и обладающих перспективами практического использования.
• Синтез удовлетворяющих базовым экономическим требованиям редокс-проводящих полимеров. Первоначально предполагается использовать полимеры с активными группами на базе ТЕМПО и хиноновых фрагментов, однако план может быть скорректирован по результатам первого, аналитического, этапа проекта.
• Изготовление катода и анода по новой технологии с использованием сульфированных углеродных наноматериалов, обеспечивающей характеристики электродов, предложенные авторами проекта на основе опорного маркетингового исследования.
• Сборка и тестирование прототипов аккумулятора на основе ячеек типономинала CR 2032. Подбор и оптимизация содержания активных материалов в катоде/аноде для получения удовлетворяющей требованиям коммерческой эффективности и экологической безопасности аккумулятора продукции.
• Масштабирование. Отработка технологии соединения электродов между собой, перекладывание сепаратором, приваривания токовыводов, герметизации корпуса для изготовления батарей в гибком корпусе.

В состав коллектива входят специалисты и студенты, имеющие опыт исследований в области фундаментальной электрохимии (О. Левин, Е. Алексеева, А. Верещагин), разработки и тестирования электрохимических источников тока (О. Левин, Е. Алексеева, Е. Белецкий), органического и полимерного синтеза (Д. Лукьянов), студенты и аспиранты по направлению Химия (Новосёлова Ю.В., Кальнин А.Ю). Экономические, экологические и маркетинговые проблемы, связанные с разработкой технико-экономического обоснования, бизнес-плана, проведением маркетингового исследования, сравнением продукта с мировыми аналогами, определением потенциального спроса и основной целевой аудитории, оценкой рисков и пр. будут решаться силами специалистов профильной кафедры экономики предприятия и предпринимательства экономического факультета СПбГУ (Аренков И.А., Ветрова М.А., Смирнов С.А., Ценжарик М.К.), обладающими необходимыми компетенциями и опытом.

Ожидаемые результаты

Основным результатом проекта является макет органического аккумулятора, работоспособный в широком диапазоне температур и построенный на редокс-проводящих полимерах с активными группами на базе ТЕМПО и хиноновых фрагментов, а также на электродах, изготовленных по новой технологии с использованием сульфированных углеродных наноматериалов.

Целевые параметры аккумулятора и требования к его конструкции и материалам будут определены на основе анализа рынка, институциональной базы и нормативно-правовых актов в области ресурсо- и энергоэффективности, отраслевого анализа и сценариев выхода нового продукта на рынок. Прототипы будут собраны и испытаны в ячейках типономинала CR 2032 с подбором и оптимизацией содержания активных материалов в катоде и аноде исходя из требований коммерческой эффективности и экологической безопасности.

Отдельным результатом станет отработка технологии масштабирования: соединения электродов между собой, перекладывания сепаратором, приваривания токовыводов и герметизации корпуса для изготовления батарей в гибком корпусе.