Воздействие радиации на ткани живого организма Термоядерная энергия Конструкция реакторной установки БРЕСТ-1200 Космические материалы атомной отрасли Радиологические лечебные технологии на базе источников нейтронов

Анализ мирового энернетического рынка

Создание производства литированного оскида кобальта в ОАО «Новосибирский завод химконцентратов»

Среди основных направлений использования лития за последние 10-15 лет устойчивую и возрастающую позицию стала занимать литиевая электрохимическая энергетика - производство первичных и вторичных литиевых химических источников тока. Изменение доли литийсодержащих батарей в общем числе вторичных портативных химических источников тока выглядит следующим образом: в 2000 г. - 55,1%, в 2005 г. - 67,7% и в перспективе в 2010 г. - 72,0%.

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) - элементы накопления энергии, представляющие собой оптимальную систему энергоснабжения. Они могут наилучшим образом удовлетворять требования к рабочим характеристикам таких быстро изменяющихся электронных устройств, как мобильные телефоны, портативные компьютеры и видеокамеры, поскольку обладают такими характеристиками, как большая емкость, большая долговечность при циклической работе, хорошие возможности разряда при высокой мощности и низкой температуре. Превосходные характеристики ЛИА обеспечивают перспективы их использования не только в мобильных устройствах, но и в военной промышленности, в производстве электроинструментов и электротранспорта, а также в качестве накопителей энергии в системах резервного питания.

В качестве активных материалов положительного электрода ЛИА интенсивно используются LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 и материалы на их основе. Технические характеристики высокопотенциальных электродов из этих материалов приблизительно одинаковы.

LiCoO2 - основной материал, используемый для производства положительного электрода ЛИА. Высокое номинальное напряжение, пологая разрядная кривая, высокая эффективность зарядно-разрядного процесса, хорошая емкость и циклируемость, приемлемый саморазряд и относительная простота получения в промышленных условиях объясняют наиболее широкое его использование в коммерчески освоенных ЛИА. LiCoO2 обеспечивает обратимую емкость положительных электродов на уровне 135-150 мАч/г при циклировании ЛИА в диапазоне напряжений 2,5-4,З В. Вышесказанное объясняет тот факт, что, несмотря на высокую цену и токсичность кобальтовых соединений, 94% всех произведенных ЛИА (на 2006 г.) оснащены катодом на основе LiCoO2. В соответствии с ростом потребностей в литиевых вторичных батареях растет спрос и на катодные материалы.

В настоящее время на мировом рынке в производстве LiCoO2 первенство принадлежит японским компаниям. Ведущие производители выпускают LiCoO2 в количествах до 200 тонн в месяц каждый.

В настоящее время в России отсутствует серийное производство мобильных телефонов, соответственно отсутствует и крупный производитель катодных материалов, в том числе и литированного оксида кобальта. В 2005 году был произведен запуск серийного производства литий-ионных аккумуляторов - в «Аккумуляторной компании «Ригель» (г. Санкт-Петербург). Эта компания закупила китайское оборудование и технологию и в настоящее время работает на китайском сырье. Сейчас в «Ригеле» ведется проектирование участка производства высокомощных ЛИА. Годовая потребность в LiCoO2 после выхода компании на проектную мощность составит 100 тонн.

Поставленная задача расширения выпуска ЛИА как зарубежными, так и отечественными производителями, требует увеличения производства сырья и комплектующих для ЛИА, и в первую очередь - литированного оксида кобальта, как основного катодного материала для ЛИА. Данное обстоятельство объясняет заинтересованность нескольких южнокорейских фирм в информации о возможности производства катодных материалов (прежде всего LiCoO2) в условиях ОАО «НЗХК».

Таким образом, возможность реализации LiCoO2, с одной стороны, и необходимость развития литиевого комплекса, с другой, - поставили задачу организации промышленного производства LiCoO2 в условиях ОАО «НЗХК». Основными предпосылками для успешной организации конкурентоспособного крупнотоннажного производства в ОАО «НЗХК» являются следующие факторы:

- наличие необходимой производственной инфраструктуры;

- опыт работы с литиевыми продуктами и необходимая квалификация персонала для освоения нового литиевого производства;

- на предприятии планируется организация крупнотоннажного производства высокочистого карбоната лития, что непременно скажется на качестве производимого из него литированного оксида кобальта.

Начиная с 4 квартала 2003 года, под руководством отдела развития проводится комплекс научно-исследовательских работ по разработке процесса синтеза литированных оксидов металлов для использования в качестве материалов положительного электрода в литий-ионных аккумуляторах. Проводились лабораторные исследования влияния режимов синтеза на электрохимические характеристики конечного материала. Полученные результаты свидетельствуют об удовлетворительном качестве синтезированных высокотемпературным методом образцов LiCoO2, а также о возможности распространения отработанной в лабораторных условиях технологии на опытно-промышленное и промышленное использование. Для определения характеристик синтезированных материалов на предприятии были подобраны, отработаны и успешно реализуются методики проведения электрохимического, рентгенофазового и химического анализов.

Для реализации результатов исследования была предложена технологическая схема, включающая смешение-измельчение сырьевых компонентов, высокотемпературный твердофазный синтез, конечное измельчение, классификация для выделения частиц товарной фракции и упаковка.

В качестве наиболее оптимального варианта в качестве сырьевых компонентов выбрана пара карбонат лития (Li2СО3) и оксид кобальта (Со3О4). Качество получаемого продукта зависит в первую очередь от состава исходных реагентов, в связи с чем используются особо чистый Li2СО3, полученный по бикарбонатной технологии из технического карбоната, и Со3О4 квалификации ч.д.а. Синтез LiCoO2 осуществляется в высокотемпературной печи типа СНОЛ в стационарном слое в течение 8 -16 часов при температуре 650-1000°С в условиях непрерывной подачи предварительно нагретого до рабочей температуры воздуха или воздуха, обогащенного кислородом. Полученные после спекания агломераты LiCoO2 предварительно дробятся в щековой дробилке, после чего подвергаются окончательному измельчению до размеров 8-12 мкм в центробежно-эллиптической мельнице. Для выделения однородной товарной фракции полученный порошок LiСоО2 разделяется по размерам частиц с помощью воздушного классификатора. Упаковка готового литированного оксида кобальта производится в атмосфере сухого аргона в герметичные ламинированные пакеты, которые укладываются в пластиковые или стальные барабаны. Указанные технические решения защищены решением о выдаче патента.

Конечной целью озвученных подготовительных работ является организация крупнотоннажного производства литированного оксида кобальта для использования в качестве катодного материала в ЛИА. Организация производства LiCoO2 в ОАО «НЗХК» планируется по следующему сценарию:

- создание в III квартале 2007 года 1-й очереди производства LiCoO2 номинальной производительностью 20 тонн/год с аппаратурным оформлением, обеспечивающим выпуск как чистого LiCoO2, так и модифицированного различными добавками;

- оценка в течение 2007-2008 годов экономической эффективности 1-й очереди LiCoO2. При условии соответствия выпуска продукции заявленному потенциалу рынка - создание в 2009 году 2-й очереди производства LiCoO2 с увеличением суммарной производительности до 600 тонн/год и аппаратурным оформлением, обеспечивающем выпуск различных модификаций LiCoO2.

В настоящий момент общестроительные работы и монтаж оборудования завершены, составлены программы предварительных и приемочных испытаний.

Продвижение продукции на рынок планируется организацией следующих мероприятий: участие в специализированных отечественных и зарубежных выставочных мероприятиях (не менее 3-4 выставочных мероприятий в год); сопровождение информационного раздела по LiCoO2 на сайте ОАО «НЗХК»; адресная рассылка рекламно-информационных материалов и предоставление образцов LiCoO2 потенциальным потребителям, обратившимся с запросами в адрес ОАО «НЗХК»; участие в инновационных конкурсах федерального масштаба (Конкурс русских инноваций, Инновационный конкурс РОСАТОМА), широко освещаемых средствами массовой информации. Сбыт LiCoO2 будет осуществляться собственными службами ОАО «НЗХК».

В настоящее время ни у кого не возникает сомнения, что энергопотребление в современном обществе растет с каждым днем. По оценкам Международного энергетического агентства, несмотря на мероприятия по энергосбережению, потребление энергии в мире в течение последних 30 лет росло в среднем на 3,3% в год . Этот рост энергопотребления с несколько меньшим темпом будет продолжаться и в будущем, чему способствуют увеличение населения нашей планеты и активный рост экономики развивающихся стран
Реакторная установка БРЕСТ-1200 представляет собой двухконтурный парогенерирующий энергоблок