Катодные материалы для металл-ионных аккумуляторов на основе полимеров, содержащих гексаазатрифениленовые фрагменты

Увеличение спроса на аккумуляторы делает разработку электрохимически активных материалов важной и бурно развивающейся областью. Большое внимание исследователей привлекают органические материалы. Их преимущества включают простоту переработки, дешевизну органического сырья и возможность тонкого контроля физико-химических свойств. Одной из основных проблем металл-ионных аккумуляторов остаётся низкая ёмкость катодных материалов при высоких скоростях заряда/разряда. Перспективным для её решения представляется использование соединений на основе гексаазатрифенилена (ГАТФ), отличающихся высокими относительно других классов молекул емкостями, а также хорошей кинетикой и обратимостью окисления/восстановления. Для улучшения свойств катодных материалов необходимо максимизировать их проводимость и свести к нулю растворимость в электролитах, чего можно добиться использованием сопряжённых полимеров. Однако на данный момент число исследований сопряжённых полимеров на основе ГАТФ сильно ограничено. Слабо развиты стратегии по увеличению удельной ёмкости, потенциала окисления/восстановления и проводимости материалов. Практически не исследованы свойства полимеров на основе ГАТФ в аналогах литий-ионных аккумуляторов, таких как натрий- и калий-ионные аккумуляторы, использующие распространенные и дешевые элементы. В результате выполнения проекта будут синтезированы и протестированы в качестве катодных материалов для литий-, натрий- и калий-ионных аккумуляторов новые сопряженные полимеры, содержащие фрагменты ГАТФ, с высокой удельной энергетической ёмкостью. Увеличение энергоёмкости будет достигаться за счёт (а) введения в структуру электроноакцепторных групп, таких как CN-группы, что повысит потенциалы окисления/восстановления; (б) использования сопряженных полимеров, что обеспечит высокую проводимость; (в) максимизации отношения числа электрохимически активных групп к молекулярной массе, что увеличит электрохимическую ёмкость. За счёт комбинирования этих стратегий ожидается, что разработанные полимеры будут превосходить по энергоёмкости лучшие органические полимерные катодные материалы для металл-ионных аккумуляторов, опубликованные в литературе, либо быть сопоставимыми с ними.