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

Объекты исследования – материалы на основе кремния, предназначенные для разработки и оптимизации электрохимических материалов и устройств преобразования и накопления энергии; модели разрабатываемых материалов для электрохимических устройств и их эксплуатационные характеристики. 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. Изучена кинетика электровосстановления ионов кремния в расплавах на основе смесей LiCl, KCl, CsCl с добавкой K2SiF6 в широком интервале температур (545-790°С) в зависимости от материала катода, условий и режима электролиза. Выбраны параметры электроосаждения кремния, определено влияние параметров и режима электролиза на морфологию и состав осадков кремния. Определены условия получения волокон, нитей и игл кремния диаметром 0,1-0,4 мкм, а также 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. Установлены закономерности электроосаждения никелевых пен с развитой поверхностью для их применения в качестве электродных подложек. Установлены особенности механизма процессов литирования и делитирования материалов на основе кремния и смесей NiO/C; определена разрядная емкость материалов, которая в зависимости от разрядного тока составила до 3665 мАч/г для электроосажденного кремния; до 680 мАч/г для смесей Si/C и до 370 мАч/г для смесей NiO/C. Определена фотоэлектрохимическая активность электроосажденных пленок кремния и композиций кремний/PbS. На основании модельных расчетов предложены оптимальные подложки анода на основе кремния и пути улучшения характеристик анодов литий-ионного тока. Полученные результаты необходимы для разработки электрохимических устройств и материалов преобразования и накопления энергии с улучшенными удельными энергетическими характеристиками.