Разработка научных основ получения электролитических нановолокон кремния для композиционного анода тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов высокой емкости

Выполнен аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по теме исследований. Проведены: патентное исследование по ГОСТ 15.011-96; обоснование и выбор методов и средств, направления исследований и способов решения поставленных задач в области создания тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов повышенной эффективности с анодом повышенной ёмкости. Дана сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике. Выполнен расчет удельной ёмкости композиционной кремний-углеродной анодной массы. Проведено исследование методом термодинамического моделирования химических взаимодействий на межфазной границе электрод/электролит. Разработаны основы технологии получения электролитических нановолоконкремния. Представлены результаты исследований по отделению продуктов электрохимического синтеза нановолокон кремния от технологических примесей с использованием высокотемпературной вакуумной установки; результаты анализа элементного состава примесей в продуктах электрохимического синтеза нановолокон. Осуществлен электролитический синтез экспериментального образца нановолокон кремния. Исследована его морфология, проведен анализ на содержание примесей, и определен состав поверхностного слоя полученного материала. Изготовлен лабораторный образец тонкопленочного кремний-углеродного электрода. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний лабораторного образца тонкопленочного кремний-углеродного электрода. Собрана электрохимическая ячейка, моделирующая анодный полуэлемент литий-ионного аккумулятора и содержащая лабораторный образец тонкопленочного кремний-углеродного электрода, выполнено исследовательское испытание работоспособности и емкости полученного нанокремния в составе композиционного анода. Создана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец тонкопленочного кремний-углеродного электрода. Обобщены полученные результаты, и сформулированы выводы. Выполнена технико-экономическая оценка рыночного потенциала результатов НИР. Представлены рекомендации по использованию результатов проведенных НИР в реальном секторе экономики при производстве литий-ионных аккумуляторов, а также в дальнейших исследованиях и разработках. Создан проект ТЗ на прикладную НИР по теме «Исследование влияния состава и морфологии кремний/углеродного композита на циклируемость и электрохимические характеристики анодного полуэлемента литий-ионного аккумулятора при температурах окружающей среды».