Сульфированные поликатехолы для повышения энергоемкости органических катодных материалов

Проект посвящен созданию новых электродных материалов для метал-ионных, и в первую очередь литий-ионных аккумуляторов на основе проводящих полимеров и сульфированных поликатехолов. Основной задачей проекта является увеличение энергоемкости электродных материалов. Актуальность работы обусловлена широким применением литий-ионных аккумуляторов во всех сферах человеческой деятельности. На сегодняшний момент остро стоит проблема недостаточной гравиметрической энергоемкости литий-ионных аккумуляторов. Узким местом, лимитирующим энергоемкость современного литий-ионного аккумулятора, является недостаточная удельная емкость традиционных катодных материалов на основе оксидов переходных металлов. Кроме того, их экологичность и безопасность находится на неудовлетворительном уровне. Одним из решений данной проблемы может стать переход к органическим катодным материалам, способных к многоэлектронным редокс-переходам и, при этом, более экологичных и безопасных. Это обуславливает актуальность задачи по разработке новых органических катодных материалов, обладающих повышенной удельной емкостью. Новизна проекта обеспечивается предлагаемым подходом к конструированию электродных материалов. В качестве компонента, обеспечивающего высокую емкость электродного материала, будут синтезированы и использованы новые полимеры, содержащие редокс-пару катехол/орто-хинон, обладающую более высоким по сравнению с более изученной парой гидрохинон/пара-хинон потенциалом окисления/восстановления. Эти полимеры будут модифицированы путем введения анионных групп, что позволит использовать их в качестве допанта для проводящего полимера. Несмотря на то, что в настоящий момент известны как инетрполимерные материалы, состоящие из проводящего полимера и незаряженного редокс-полимера, так и проводящие полимеры, допированные низкомолекулярными редокс-активными анионами, подход, объединяющий эти идеи, в настоящее время не реализован. В рамках проекта будет получена серия сульфированных поликатехолов с различными степенями сульфирования. На основе полученных анионных полимеров будут получены интерполимерные материалы с поли(этилендиокситиофеном), которые представляются перспективными катодными материалами для метал-ионных и, в первую очередь, литий-ионных аккумуляторов. Будет изучено строение, состав и электрохимические свойства полученных материалов. Будут определены энергозапасающие характеристики катодов на базе этих материалов. Масштаб и комплексность задачи обеспечиваются тем, что для её решения необходимо провести исследования в области синтеза анионных поликатехолов, получения интерполимерных материалов, их характеризации и исследования их электрохимических свойств. Достижимость поставленной цели обеспечивается имеющимся у коллектива заделом в области создания интерполимерных материалов проводящий полимер:редокс-полимер. Коллектив обладает достаточным опытом в органическом и полимерном синтезе, получении и характеризации материалов, а также их исследовании электрохимическими методами.