Обмен самыми смелыми идеями о новых путях развития экономики на глобальном уровне состоялся в Москве. Точкой сборки стал форум Открытый диалог в Национальном центре "Россия". Гипотезами о том, куда движется мир, с организаторами поделились почти 700 авторов из 102 стран. Создатели лучших эссе вместе с экспертами Открытого диалога обсудили ключевые тенденции. Среди участников форума был и ученый Рашид Язами – разработчик технологии, которая открыла эру электромобильности.

Новая движущая сила глобального роста – страны мирового большинства. Об этом заявил заместитель главы администрации президента и один из модераторов Открытого диалога Максим Орешкин. «Чтобы идти в ногу с вызовами XXI века, этим странам нужна собственная платформа — справедливая, открытая, человекоцентричная. Россия инициировала Открытый диалог как первый шаг к ее созданию — и отклик показал: потребность в новой модели зрелая, живая и объединяющая», -- поделился мнением Орешкин.

Как важна открытость стран и возможность живого диалога - по собственному опыту знает Рашид Язами. Ученый, инженер, изобретатель, его судьба оказалась связана с Францией, Марокко, Сингапуром, США и Россией. По мнению Язами, один из векторов будущего развития – новые технологии в энергетике. Электротранспорт набирает популярность во всем мире, а значит, следует больше внимания уделять производству аккумуляторов.

– Ожидается, что к 2030 году объём мирового производства литий-ионных аккумуляторов достигнет порядка 2500 гигаватт-часов. Как я уже говорил, сейчас доминирует Китай — на его долю приходится порядка 60% мирового производства аккумуляторов, - рассказал в своем выступлении ученый. — Это действительно критически важная технология уже сегодня.

Рашид Язами первым в мире доказал, что литий можно внедрить в графит — и тем самым открыл путь к коммерческим литий-ионным аккумуляторам. Сегодня он создает технологии сверхбыстрой зарядки и умного управления батареями. Некоторую часть своих новых идей Язами представил участникам Открытого диалога.

«Как учёному мне не хотелось бы слышать о случаях возгорания аккумуляторов, о пострадавших людях. Поэтому вопрос стоит так: как сделать аккумуляторы безопаснее? Вторая задача — скорость зарядки. Ни один пользователь не хочет ждать несколько часов, пока зарядится телефон или автомобиль. Идеально было бы зарядить машину за то же время, за которое сейчас мы заливаем бензин на заправке. Третий аспект — дальность хода, пробег на одном заряде. И четвёртый — удешевление батареи, ведь на неё приходится до 40% стоимости электромобиля. Ну и, наконец, увеличение срока службы батареи.



Сегодня я хотел бы представить одну новую концепцию. Она пока в большей степени теоретическая, но мы уже активно её разрабатываем. Речь идёт о методе зарядки на основе нелинейной вольт-амперометрии — НЛВ. До сих пор традиционно применяли заряд постоянным током или с постоянным напряжением. Но при использовании НЛВ ток и напряжение уже не являются постоянными. Главное — чтобы напряжение не превышало максимально допустимое для данной батареи.

Мы все знаем случаи неконтролируемого перегрева аккумуляторов — будь то в автомобилях или в телефонах. Если, например, у вас есть 10 миллионов ячеек, вероятность того, что загорится хотя бы одна, — ничтожно мала. Но, к сожалению, такие случаи всё же происходят. Почему? Часто внутри ячейки возникает внутреннее короткое замыкание. Проблема в том, что мы пока не умеем заранее определять, в какой конкретной ячейке может произойти короткое замыкание. На данный момент мы фиксируем проблему уже по факту — когда появляются дым, пламя. А нужно предсказывать это заранее.

Одной из причин замыканий является образование литиевых металлических кристаллов. Они не внедряются обратно в графит, а формируют металлическое состояние, способное привести к замыканию.

Чтобы решить эту проблему, мы используем метод энтропометрии. Это сложная, на первый взгляд, научная концепция, но именно с её помощью мы создали способ раннего выявления внутреннего короткого замыкания. Если посмотреть на кривые, видно: степень энтропии в «проблемной» ячейке резко отличается от нормальных.

Причём этот метод можно реализовать на уровне микропроцессоров батареи — и даже встроить в мобильное приложение. Такое приложение будет в реальном времени мониторить состояние батареи и сигнализировать: «В ячейке номер N обнаружены аномальные параметры — возможен риск короткого замыкания».

При этом мы активно используем искусственный интеллект: во время каждого цикла зарядки и разрядки ежедневно собираются и обрабатываются огромные массивы данных. AI-алгоритмы помогают анализировать их и отправлять уведомления — например, водителю, что в конкретной ячейке возникла проблема», -- рассказал ученый в своем выступлении.

В области ускоренной зарядки батарей у Язами тоже есть очередная разработка. По его словам, за счет новейших технологий удалось поставить личный рекорд – смартфон зарядился полностью всего за 6 минут. Все тот же метод НЛВ позволяет увеличивать энергоплотность батарей, меняя алгоритм зарядки и существенно повышая скорость процесса. Кроме того, ученый добился и увеличения срока службы устройства. Уже подтверждены данные о стабильной работе батареи на протяжении 1307 циклов. В пересчете на средний пробег автомобиля получается больше миллиона километров суммарного ресурса.

«Сейчас моя компания, KVI Holdings, разрабатывает новый суперчип. Он предназначен для раннего выявления короткого замыкания и увеличения срока службы батарей, - поделился информацией Рашид Язами. - По сути впервые в истории электротранспорта мы реализуем «открытый диалог» между батареей и зарядным устройством. Они буквально «жмут друг другу руки»: батарея передаёт зарядному устройству информацию об остаточном заряде, о допустимом токе и напряжении — и всё это происходит благодаря новому методу НЛВ».

В финале выступления выяснилось: успешному физику совсем не чуждо творчество.

«Используя искусственный интеллект, мы преобразуем данные в цветовые карты — получаются очень красивые абстрактные изображения. Это такой арт-проект. Когда я хочу расслабиться, я создаю такие картины, -- поделился сокровенным Язами. -- И даже подумал: если Москва пригласит меня — я бы с удовольствием организовал выставку. У меня уже сотни таких работ. Некоторые из них, кстати, понравились моим друзьям-архитекторам — они даже предложили использовать их для дизайна зданий».



По завершении официальной части Рашид Язами дал журналу «Редкие Земли» комментарий по ряду вопросов.

«Люди думают о редкоземельных металлах в контексте энергетического перехода. Они считают, что батареи — как часть этой энергетической системы — содержат редкоземельные элементы. А я всегда говорю: «Нет-нет, в литий-ионных батареях вообще нет ни одного редкоземельного элемента». Проблема с редкоземельными металлами — это очистка, потому что у них очень схожая химия. Очень сложно разделить два соседних элемента из таблицы Менделеева. Чтобы получить чистый гадолиний или европий, нужно пройти множество стадий сепарации. И это часто не очень экологично.

Я считаю, что страна, которая контролирует литий, графит, фосфаты, железо и некоторые тяжёлые редкоземельные элементы, будет доминировать в мире в будущем. Все это есть в Китае. Но Китаю нет дела до экологии. Поэтому они разработали технологии, которые невозможно реализовать на Западе — в Европе или США. Для них главное — рынок, продажи, а люди нуждаются в редкоземельных элементах. Сейчас из-за геополитики, началась борьба гигантов — США и Китая. Пекин говорит: «Окей, мы прекращаем поставки редкоземельных металлов в Америку». А США теперь ищут эти элементы в Украине, в других странах. Так редкоземельные элементы стали стратегическими ресурсами. Пройдёт еще минимум 10 лет от момента добычи до очистки и интеграции в системы — например, в магнитные материалы или электродвигатели.

Развивается BRICS - клуб больших стран, который уже охватывает почти 50% мировой экономики. И в будущем он будет только набирать силу. Сейчас, например, в литий-ионных батареях гиганты вроде России и Индии сильно отстают от Китая по производству и технологиям. Очень сильно. Индия и Россия рассчитывают на помощь Китая в строительстве так называемых «гигафабрик». Первая такая фабрика появилась, может быть, в 2015 году. А мы отстаём на 10 лет, и до сих пор нет крупной гигафабрики в России, разве что пара в Индии. Некоторые политики говорят: если Китай в составе BRICS и так лидер в литий-ионных батареях, зачем строить своё производство в Индии и России? Но это неправильно. Потому что никто не знает, как будет развиваться BRICS. А развитие локальной индустрии по производству батарей в России — это вопрос будущего и энергетической независимости.

Я слышал о проекте Росатома РЭНЕРА. Нужно понять, что именно будут производить эти гигафабрики в России и какого качества будут батареи. Потому что, к сожалению, делать качественные батареи — это очень сложно. Требуются годы. Например, одна из крупнейших фабрик в Швеции — Northvolt — вложила миллиарды, но сейчас завод закрыт, потому что качество продукции не соответствовало. Так что это тяжелый проект. Нужно посмотреть, будут ли эти батареи использоваться для хранения энергии от солнечных станций — днём заряжать, ночью использовать — или для электромобилей. Это две основные сферы.

Есть перспективы у натриевых батарей. Натрий — это щелочной металл, как литий, калий, рубидий, цезий. Они все в одной колонке таблицы Менделеева. У них хорошие восстановительные свойства — отличные аноды. Натрий в 10 раз дешевле лития. Но у него плотность энергии на 30–40% ниже. Однако, если учитывать цену и плотность вместе — получается почти то же самое в расчёте на кВт·ч. Плюс, натрий менее воспламеняем. Тем не менее, я не думаю, что натриевые батареи вытеснят литий-ионные. Скорее, они найдут своё место в нишевых применениях, вроде хранения энергии.

Все давно признали, что будущее за батареями. В России есть всё — и ресурсы, и заводы. Но почему-то Россия отстаёт. Может быть, это ментальность. На ранних стадиях никто не знает, каков будет результат. Конечно, если бы я знал, я мог бы стать миллиардером. Но если бы я был миллиардером — не имел бы чести общаться с вами! Сейчас я - бедный профессор».