Катодные материалы для магний-ионных аккумуляторов на основе оксидов ванадия, допированных ионами металлов и проводящими полимерами

Проект направлен на решение актуальной задачи создания новых катодных материалов для магний-ионных аккумуляторов на основе слоистых оксидов ванадия с подстраиваемой структурой межслойного пространства с целью получения катодов с повышенными функциональными характеристиками. К числу фундаментальных проблем, решаемых в проекте, относятся: направленный химический дизайн новых электродных материалов для магний-ионных батарей с улучшенными функциональными свойствами, разработка физико-химических принципов поверхностной модификации электродных материалов электроно- и ионо-проводящими полимерами. Будут получены материалы на основе оксидов ванадия, прединтеркалированных ионами алюминия, выступающими в качестве межслойных «стяжек», задающих размер слоистой структуры. Это способствует транспорту сравнительно крупных ионов магния и обеспечивает стабильность структуры оксида. Оптимизация состава и структуры будет проводиться при варьировании при синтезе концентрации ионов металла-модификатора. Дополнительным способом улучшения проводимости материала и повышения стабильности будет введение в состав электродного материала проводящего полимера как за счет поверхностного покрытия зерен с помощью окислительной полимеризации мономера химической модификации , так и интеркаляции полимерных молекул в слоистую структур оксида в ходе гидротермального синтеза. Для снижения поляризующих эффектов от высокой плотности заряда ионов магния планируется апробация разных по составу электролитов с введением добавок для экранирования заряда. В проекте предполагается систематическое исследование электрохимических и структурно-химических свойств допированных ванадий-оксидных катодных материалов, установление факторов, способствующих повышению удельной емкости и стабильности циклического ресурса катодных материалов. Для решения этой задачи в проекте предлагается комплексный подход, в котором сочетаются методы синтеза оксидов ванадия с заданными условиями модификации структуры, исследование структурно-химических свойств, и детальные электрохимические исследования функциональных свойств катодов и кинетических параметров процессов интеркаляции ионов в изучаемые структуры. Коллектив исполнителей имеет значительный опыт в области синтеза композитов на основе оксида ванадия, опыт аналогичных разработок для цинк-ионных аккумуляторов, экспериментального и теоретического анализа электрохимических процессов, происходящих в ходе заряд-разрядных процессов. Члены коллектива обладают развитой инструментальной инфраструктурой и доступом к структурно-химической характеризации материалов, что позволит решать задачи проекта на высоком научном уровне.