Проект МОН РК 2021 «Роль поверхностных электропроводящих покрытий катодных материалов натрий-ионных аккумуляторов в процессах переноса заряда» (ИРН AP09563408)
Актуальность проекта:
Ранее при выполнении исследований по созданию катодных материалов для литий-ионных (ЛИА) и натрий-ионных аккумуляторов (НИА) мы неоднократно сталкивались с проблемой нанесения проводящего слоя и чаще всего следовали методике, разработанной теми или иными исследователями. При этом ключевой вопрос теории переноса заряда в таких материалах оставался открытым. И если для ЛИА этот вопрос относительно изучен с теоретической точки зрения, то для НИА фактически проводится только экспериментальное копирование методов нанесения проводящих слоев, разработанных для ЛИА. В данном проекте предполагается исследовать влияние электропроводящих покрытий катодного материала натрий-ионного аккумулятора на его кинетические и емкостные показатели, а также выявить механизм переноса заряда в катодном композите.
Цель проекта: выявление механизма переноса заряда при интеркаляции/деинтеркаляции натрия в катодных материалах, модифицированных путем нанесения электропроводящих поверхностных покрытий на частицы исходного вещества, и определение влияния природы электропроводящих добавок на характеристики катодных композитов натрий-ионных аккумуляторов.
Ожидаемые результаты:
- Будут получены новые катодные композиты на основе NaFe(SO4)2 и проводящих добавок (MoS2 и графит) и разработана методика их получения.
- Будет предложен механизм переноса заряда в катодных композитах на базе полиоксоанионных соединений и электронопроводящих добавок.
- Будет подана статья в рецензируемое научное издание по научному направлению проекта, входящее в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартиль в базе Web of Science и (или) имеющее процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти).
Достигнутые результаты:
- Получен новый катодный композит на основе NaFe(SO4)2 и проводящей добавки (MoS2) и разработана методика его получения.
- Предложен механизм процесса интеркаляции в катодных композитах на базе полиоксоанионных соединений и электронопроводящих добавок.
- Разработана одночастичная математическая модель в программном обеспечении COMSOL Multiphysics для описания процесса переноса заряда при интеркаляции в системах с промежуточным покрытием катодного материала электропроводящей добавкой и прямом контакте углеродной частицы и катодного материала.
- Расчетными методами обнаружен экстремальный ход зависимости концентрации интеркалята от толщины покрытия, что является подтверждением предложенного выше механизма переноса заряда.
- Проведено исследование поведения модели при различных параметрах проведения процесса: потенциостатический, гальваностатический, различные плотности тока, различные значения проводимости промежуточной фазы.
Команда проекта:
1) Руководитель проекта – к.х.н., ассоц.проф. Галеева А.К.; ResearchID ORCID
2) Магистрант Жигалёнок Я.С.;
3) Бакалавр Рубанова А.А.
Информация для потенциальных пользователей:
В данном проекте предполагается исследовать влияние электропроводящих покрытий катодного материала натрий-ионного аккумулятора на его кинетические и емкостные показатели, а также выявить механизм переноса заряда в катодном композите.