ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЗАПАСАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Объектами исследования являлись твердые полимерные электролиты на основе смесей полиэтиленоксида и поливинилиденфторида, литий-кислородные электрохимические ячейки с различными электролитами и материалами положительных электродов, металлические литиевые электроды, а также водные электролиты и электродные материалы для металл-ионных аккумуляторов. Цель работы – понимание физико-химических процессов и фундаментальных основ электрохимического запасания и преобразования энергии, а также создание новых электродных материалов, электролитов и прототипов химических источников тока на их основе. На данном этапе, в 2020 году, работы были сфокусированы на 5 основных задачах: 1) разработка и исследование свойств твердополимерных электролитов для твердотельных литий-ионных и литий-металлических аккумуляторов; 2) анализ механизмов кристаллизации и мезокристаллизации продуктов разряда литий-кислородных аккумуляторов; 3) исследования механизмов нарушения морфологической стабильности при электроосаждении металлического лития; 4) поиск и исследование водных электролитов для натрий- и калий-ионных аккумуляторов; 5) синтез и исследование электродных материалов для водных металл-ионных аккумуляторов. В результате, разработана лабораторная методика получения полимерных пленок с ионной проводимостью 0.1 мСм/см (при комнатной температуре) и 0.3 мСм/см (при 60оС) и удовлетворительными механическими характеристиками; предложен механизм и выяснены условия образования крупных мезокристаллических частиц пероксида лития при разряде литий-кислородных химических источников тока, а также выяснена зависимость скорости пассивации положительного электрода от параметров используемого растворителя электролита; предложен оригинальный механизм роста литиевых вискеров в процессе электроосаждения металла; насыщенные растворы перхлората натрия и ацетата калия продемонстрировали электрозимические окна стабильности, превышающие 2.5 В и были выбраны как наиболее перспективные электролиты для дальнейшей разработки металл-ионных аккумуляторов с водными электролитами. Выполненные исследования создали необходимый задел для дальнейшего продолжения работ.