Разработка новых маршрутов послойного синтеза гидратированных оксидов M_xA_yBO_z [M=Na,Zn; A, B= Co(II,III), Ni(II,III), Fe(II,III), Mn(III,IV), Cu(II) и др.] и их нанокомпозитов с графеном как высокоэффективных электродных материалов для Na и Zn-ионных гибридных аккумуляторов-суперконденсаторов

Одной из актуальных проблем современной химии твердого тела, является создание новых высокоэффективных электродных материалов для устройств хранения энергии. Это объясняет актуальность разработки новых маршрутов и методов синтеза электродных материалов с улучшенными электрохимическими характеристиками, недорогих и экологически безопасных в производстве и утилизации, а возможность создания таких методов в значительной мере определяется решением научных проблем химии твердого тела.Научная новизна проекта заключается в использовании оригинальных методик и маршрутов послойного синтеза, в частности методики ионного наслаивания (ИН), которую предполагается использовать для создания новых электродных материалов Na и Zn-ионных гибридных аккумуляторов-суперконденсаторов на основе гидратированных оксидов M_xA_yBO_z [М = Na, Zn; А, В = Co(II,III), Ni(II,III) Fe(II,III), Mn(III,IV), Cu(II) и др.] и их нанокомпозитов с графеном. Предлагаемая методика основана на использовании окислительно-восстановительных реакций с участием широкого круга окислителей (K_2S_20_8, NaCIO и др.) в слое адсорбированных на поверхности ионов, а также проведения обменных реакций и использовании водной суспензии графена. Метод ИН позволит получить широкий спектр новых неорганических наноматериалов, сформированных сверхтонкими нанокристаллами (толщиной 1-10 нм) на основе гидратированных оксидов переходных металлов. Также данный метод позволит получить нанокомпозиты включающие нанокристаллы оксидов переходных металлов и графен, применение которых в составе электродов позволит улучшить диффузию ионов, адаптируемость к изменению объема неорганических частиц электродного материала, взаимодействующих в ходе циклов заряда/разряда с ионами металлов Na+ или Zn2+, а также увеличить электронную проводимость и площадь поверхности материала, что в свою очередь, значительно повысит стабильность электродного материала и улучшит емкостные характеристики гибридной батареи. Возможность прецизионно задавать состав и морфологию получаемых соединений позволят оптимизировать выбор условий синтеза и разработать эффективные электродные материалы с улучшенными электрохимическими свойствами, а также изготовить высокоэффективные лабораторные прототипы гибридных аккумуляторов-суперконденсаторов.