Как условные «65 граммов лития» в смартфоне становятся проводником в будущее и одновременно одной из самых сложных междисциплинарных задач эпохи? Каким образом синхротронное излучение помогает изучать материалы батарей? Где литий незаменим, а где на смену приходят натрий-ионные и твердотельные системы?

Ответы на эти непростые вопросы получили слушатели научно-популярной лекции «Целый мир в батареях или роль батарей в мире», которую организовал 13 ноября Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) Ростова-на-Дону в рамках проекта «ИЦАЭ OPEN».

Богдан Проценко, научный сотрудник и аспирант Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета в ходе лекции рассмотрел, как физика, химия и экономика сплетаются в танце синтеза новых материалов, диагностики на синхротронных ускорителях, суперкомпьютерных расчётов и методов Искусственного Интеллекта, чтобы изменить нашу жизнь в ближайшие десятилетия.

«Батарея — это не просто источник энергии, это фундамент новой индустрии, определяющей уклад жизни в XXI веке» — отметил спикер. А ведь всё началось с первых гальванических элементов, которые дали миру возможность хранить электричество. Затем появились свинцово-кислотные аккумуляторы и никель-кадмиевые батареи, благодаря которым стали возможны первые портативные приборы. Настоящую революцию совершили литий-ионные аккумуляторы: компактные, мощные и долговечные, они подарили человечеству эру мобильной связи, ноутбуков и электромобилей. Сегодня учёные работают над твердотельными, натрий-ионными и гибридными решениями, открывая перед обществом мир безопасной и экологичной энергии будущего.

Более подробно Богдан остановился на инновационных подходах к исследованию батарей, рассказав о применении синхротронного излучения. С помощью мощных синхротронных ускорителей учёные могут «заглянуть» внутрь аккумулятора в режиме реального времени: отслеживать микроскопические изменения структуры электродов и электролитов, анализировать процессы деградации и образования защитных плёнок (SEI), а также наблюдать за динамикой фазовых переходов в рабочих условиях. Такой уровень диагностики позволяет создавать более надёжные, безопасные и долговечные батареи, а значит — формировать устойчивое энергетическое будущее.

Особое внимание спикер уделил квантовой химии и современным суперкомпьютерным теоретическим расчётам, позволяющим моделировать поведение каждого атома и электрона в батарейных системах и точно прогнозировать свойства новых материалов. Уже сегодня искусственный интеллект, большие данные и суперкомпьютеры становятся незаменимыми инструментами ускоренного синтеза и оптимизации катодов и электролитов для литий-ионных, натрий-ионных, твердотельных и других перспективных аккумуляторов. По словам эксперта, в будущем в этой области будут активно работать ИИ-агенты, самоуправляемые лаборатории и генеративный искусственный интеллект, способные не просто анализировать, но и самостоятельно разрабатывать новые материалы.

Отвечая на вопросы слушателей о создании более ёмких, долговечных и безопасных аккумуляторов, Богдан Проценко отметил, что учёные активно изучают альтернативы литий-ионным батареям, например натрий-ионные системы, не требующие дефицитных ресурсов. Особый интерес вызывают твердотельные электролиты, отличающиеся высокой стабильностью и низкой горючестью, что открывает путь к полностью безопасным и ультракомпактным аккумуляторам будущего. Серьёзным шагом вперёд также стало применение наноматериалов и углеродных композитов, которые усиливают токопроводимость, повышают механическую прочность и ускоряют движение ионов, делая батареи ещё быстрее и эффективнее. Всё это вместе формирует основу для создания аккумуляторов нового поколения, сочетающих экологичность, мощность и безопасность.

«Батареи становятся сквозной технологией, определяющей новую инфраструктуру будущего, преображающей энергетику, транспорт и устойчивость городов. Революции в индустрии, науке и быту, которые меняют или поменяет жизнь каждого из нас, происходят уже сегодня», — подчеркнул Богдан Проценко.

В рамках проекта «ИЦАЭ OPEN» каждую неделю в городах присутствия Информационные центры по атомной энергии становятся открытыми площадками, на которых любители интеллектуального досуга могут пообщаться с учёными, сыграть в интеллектуальные и настольные игры, стать зрителями научно-популярных ток-шоу и участниками мастер-классов.

С актуальными новостями ИЦАЭ Ростова-на-Дону и анонсами предстоящих мероприятий можно ознакомиться на сайте myatom.ru, а также в официальной группе центра в социальной сети «ВКонтакте».