Фундаментальные основы и прикладные аспекты электрохимического синтеза новых материалов для электрохимических устройств преобразования и накопления энергии

Отчет 132 с., 78 рис., 22 табл., 115 источников, 2 приложения ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ, ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЕ, РАСПЛАВЛЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ, КРЕМНИЙ, ВОЛОКНА, СПЛОШНЫЕ ОСАДКИ, НИКЕЛЕВЫЕ ПЕНЫ, ФОТОЭФФЕКТ, ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР, ЦИКЛИРОВАНИЕ, ЕМКОСТЬ, ДИФФУЗИЯ ЛИТИЯ Объекты исследования – процессы, связанные с электровосстановлением ионов кремния и электролитическим получением осадков кремния различной морфологии, предназначенных для разработки новых электрохимических материалов и устройств преобразования и накопления энергии, модели разрабатываемых электрохимических устройств и физико-химические процессы при их эксплуатации. Цель работы – изучение закономерностей электрохимического синтеза материалов на основе кремния и разработка материалов для электрохимических устройств преобразования и накопления энергии с улучшенными удельными энергетическими характеристиками. Изучена термическая устойчивость и закономерности электровосстановления ионов кремния из расплавов KCl-CsCl и LiCl-KCl-CsCl с добавками K2SiF6 в области температур от 550 до 790°С. Определено влияние добавки KI на кинетику электровосстановления ионов кремния и морфологию осадков, получаемых при электролизе расплава KF-KCl-K2SiF6. Синтезированы экспериментальные партии волокнистых и сплошных осадков кремния для определения их характеристик при литировании/делитировании и преобразовании солнечной энергии. Определено влияние состава смесей (С, SiC, Si) на их эксплуатационные характеристики при литировании/делитировании. Изготовлен и испытан опытный образец литий-ионного источника тока с анодом на основе SiC. Установлена работоспособность образца и выявлены дальнейшие направления исследований для оптимизации его работы. Установлены закономерности роста и определена морфология пористых никелевых осадков из водных электролитов в условиях импульсного зарождения. Выполнены модельные расчеты характеристик кремниевых структур при их литировании/делитировании и электроосаждении из галогенидного расплава. Полученные результаты необходимы для разработки электрохимических устройств и материалов преобразования и накопления энергии с улучшенными удельными энергетическими характеристиками.