ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ. ЭТАП 2023 ГОДА

Ключевые слова: ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, КРЕМНИЙ, ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ, РАСПЛАВЛЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ, ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ, ФОТОЭФФЕЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ, ЛИТИЙ-ИОННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА, ЦИКЛИРОВАНИЕ, ЕМКОСТЬ, ДИФФУЗИЯ ЛИТИЯ Объекты исследования – материалы на основе кремния, предназначенные для разработки и оптимизации электрохимических материалов и устройств преобразования и накопления энергии; модели процессов получения материалов на основе кремния и модели разрабатываемых электрохимических устройств и физико-химические процессы при их эксплуатации. Цель работы – оптимизация процессов электрохимического синтеза материалов на основе кремния и разработка материалов для электрохимических устройств преобразования и накопления энергии с улучшенными удельными энергетическими характеристиками. Изучен процесс получения кремния при электролизе расплава KCl-K2SiF6-SiO2 при температуре 790°С с использованием графитового анода. Изучено влияние материала катода, режима и параметров электролиза расплава LiCl-KCl-CsCl-K2SiF6 с температурой 550°С на состав и морфологию осадков кремния. Определены условия получения волокон диаметром 0,1-0,4 мкм и сплошных тонких (3-8 мкм) пленок кремния. Синтезированы экспериментальные партии волокнистых и сплошных осадков кремния для определения их характеристик при литировании/делитировании и преобразовании солнечной энергии. Исследовано поведение материалов на основе электроосажденного кремния, оксида никеля и наноразмерного графита в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока при многократном циклировании. Установлены особенности механизма процессов литирования и делитирования и определена разрядная емкость материалов, которая в зависимости от разрядного тока составила: 116-6062 мАч/г для кремниевой пленки; 9-193 мАч/г для кремниевых волокон; 200 мАчг/г для смесей NiO/C и 170-187 мАч/г для графита. Выполнены модельные расчеты характеристик кремниевых структур при их электроосаждении из галогенидного расплава, а также литировании и делитировании.