Электродные материалы и электролитные системы для перспективных накопителей энергии

В промежуточном отчете суммированы основные результаты исследований, выполненных в 2023 году в лаборатории электрохимии Уфимского Института химии УФИЦ РАН по теме «Электродные материалы и электролитные системы для перспективных накопителей энергии». В 2023 году продолжены исследования, направленные на разработку циклируемого литиевого электрода. Было изучено влияние способов очистки поверхности литиевого электрода на длительность его циклирования и морфологию осадков, образующихся при длительном катодно-анодном гальваностатическом циклировании, влияние поверхностных пленок на основе фторполимеров на электрохимические свойства литиевого электрода. Большое внимания в исследованиях, выполненных в 2023 году, было уделено исследованиям транспортных свойств растворов перхлората лития в сульфолане – числам переноса и транспортным числам катиона лития. Для получения надежных данных была усовершенствована методика определения чисел переноса. Было изучено влияние концентрации соли на числа переноса и транспортные числа катиона лития. Было установлено, что числа переноса катиона лития в системе сульфолан – литиевая соль увеличиваются по мере уменьшения сольватного числа. Были продолжены исследования транспортных свойств электролитных систем на основе растворов трифторметансульфоната лития в смесях сульфолан-1,3-диоксолан. Показано, что максимальная общая ионная электропроводность электролитной системы достигается при содержании 1,3-диоксолана 60% мольн., а максимальное значение транспортного числа катиона лития - при содержании 1,3-диоксолана 75% мольн. Исследования низкотемпературных свойств электролитных систем на основе сульфолан-1,3-диоксолан показали, что при содержании 1,3-диоксолана более 50% мольн. система находится в жидкофазном состоянии при глубоком охлаждении до -70 оС. Много внимания в исследованиях, выполненных в 2023 году, было уделено изучению роли связующего в положительных электродах литий-серных аккумуляторов. Было установлено, что глубокое электрохимическое восстановление серы достигается лишь при использовании связующих, обладающих высокой набухаемостью в применяемых электролитных системах. В 2023 году были также продолжены работы, направленные на разработку технологических основ производства литий-серных аккумуляторов и опытно- технологического оборудования для изготовления лабораторных прототипов аккумуляторов. Были разработаны, изготовлены и испытаны машины для непрерывного нанесения (Roll-to-Roll) активных электродных слоев на фольговые токовые коллекторы и машина для нанесения экструзионным способом дозированного количества электролитов на основе сольватных комплексов литиевых солей на электроды. Все исследования, запланированные на 2023 год, были выполнены в полном объеме. По результатам выполненных работ опубликовано 5 научных статей в ведущих научных журналах, из них 5 статей в изданиях, индексируемых в Scopus и WoS (1 статья в журнале Q2, 1 статья в журнале Q3 и 3 статьи – в журналах Q4 по WoS), приняты к печати 2 статьи (одна статья в издании, индексируемом в Scopus и WoS (Q4) и одна статья в издании, индексируемом в РИНЦ). Подана заявка № 2024611347 (дата регистрации 19.01.2024) на регистрацию программы для ЭВМ – Elchemlab, Data Analyzer ver 2.2. Результаты проведенных фундаментальных исследований создали научную основу для проведения опытно-конструкторских и технологических работ, направленных на разработку прототипов литий-серных аккумуляторов. В отчетном году заключен договор с ООО «РЭНЕРА», являющимся отраслевым интегратором Государственной корпорации РОСАТОМ в области систем хранения энергии, на выполнении НИР по теме «Разработка технологии производства литий-серного аккумулятора», в основу которого легли результаты, полученные при выполнении государственного задания по теме «Электродные материалы и электролитные системы для перспективных накопителей энергии».