Новый подход к конструированию катодных материалов для литий-ионных батарей


Дата начала работ по гранту: 01.10.2019
Дата окончания работ по гранту: 30.09.2021
Руководитель: Солдатов Александр Владимирович
Ответственный исполнитель: Абделазиз Мохамед

Проект направлен на синтез новых катодных материалов для литий-ионных и натрий-ионных батарей и их предварительной характеризации в режиме operando с помощью спектроскопии рентгеновского поглощения. Потребность в новых материалах для хранения энергии с высокими скоростью заряда/разряда, плотностью энергии и стабильностью требует новых подходов к синтезу и модификации поверхности катодного материала. В настоящей работе будут использованы металлоорганические каркасные структуры в качестве источника металла и углерода для покрытия поверхности наночастиц высоковольтных материалов со структурой оливина семейства LiMPO4, M=Co, Ni, Fe или их смесь. В частности, будут использованы МОК семейства ZIF-8 и UiO-66, которые после карбонизации образуют устойчивую проводящую углеродную оболочку вокруг частиц катодного материала. Использование этой же плёнки на основе МОК в качестве сепаратора позволит заменить жидкий электролит на электролит в порах и существенно уменьшит эффекты падения ёмкости при высоких скоростях циклирования за счёт уменьшения скорости деградации. Для достижения наилучших свойств синтезируемого материала мы будем использовать как традиционные гидротермальные подходы, так и установки под давлением, а также ускоренный микроволновый или сонохимический нагрев. Теоретические расчеты энергетических диаграмм и электронной структуры материала, будут использованы для выбора наилучших кандидатов на синтез. Детальная спектроскопическая характеризация синтезированных материалов в т.ч. в режиме operando одновременно с электрохимическим циклированием будет использоваться для корреляции деталей процедуры синтеза с конечными свойствами. Такая методика позволит создать замкнутый цикл “синтез – диагностика – синтез” для достижения желаемых электрохимических свойств катодных материалов в короткие сроки.


Публикации по направлению


Всего отобрано 1 публикаций с суммарным значением Impact-factor = 2.68

1. A.M. Aboraia, A.A.A. Darwish, V. Polyakov, E. Erofeeva, V. Butova, Heba Y. Zahran, Alaa F. Abd El-Rehim, Hamed Algarni, I.S. Yahia, Alexander V. Soldatov "Structural characterization and optical properties of zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8) for solid-state electronics applications" Optical Materials 2020 100 109648 (Impact-factor: 2.68 ) DOI: 10.1016/j.optmat.2019.109648