Реєстраційний номер
0521U101455, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор хімічних наук
Дата захисту
13-05-2021
Статус
Захищена
Назва роботи
Конверсійні електроди та функціональні електроліти для літієвих джерел струму
Здобувач
Куксенко Сергій Петрович, Кандидат хімічних наук
Керівник Тарасенко Юрій Олександрович
Консультант Тарасенко Юрій Олександрович
Опонент Малєтін Юрій Андрійович
Опонент Пірський Юрій Кузьмич
Опонент Андрійко Олександр Опанасович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка Національної академії наук України
Опис
Робота присвячена розробці наукових принципів створення високоємних конверсійних електродів I типу і високооборотних конверсійних електродів II типу з великою навантажувальною ємністю та складання новітніх "формул" рідких органічних електролітів, які забезпечують формування механічно міцного й еластичного, хімічно та електрохімічно стабільного, нерозчинного, щільного та тонкого ізолюючого поліфункціонального шару з уніполярною Li+-провідністю й високою адгезією до електрода. Основний підхід полягає в системному керуванні процесами на межі «електрод | електроліт» із врахуванням взаємозв'язків між складовими компонентами і взаємозалежності електрохімічних параметрів електродів.
Для протидії великим змінам об'єму конверсійних матеріалів при (де)літіюванні, усунення негативного впливу мікроструктурних перетворень та зведення небажаних побічних реакцій з електролітом до мінімального рівня пропонується модифікування поверхні, їхнє наноструктурування та розміщення у електрохімічно активній керамічній матриці зі збагаченого вуглецем оксикарбіду кремнію, застосування новітніх полімерних зв’язуючих, уведення добавок до електроліту. Одержано та охарактеризовано оборотний Li-електрод із модифікованою надстехіометричним сплавом Li1+xAl поверхнею, синтезовані ефективні електропровідні керамічні 3D-композити з високим вмістом нанокремнію, що побудовані на ідеї контролю за їх особливостями на атомарному, нано- та макрорівнях, об’єднані у «вуглець–вуглецевому» композиті переваги висококристалічних та високорозупорядкованих вуглеців, застосовані екологічно прийнятні полімерні зв’язуючі на водній основі, які сприяють формуванню міцних зв’язків активних матеріалів зі струмовідводом, запропонована заміна анода із нанесеного на мідну фольгу графіту самою Al-фольгою, що дозволяє не лише підвищити питому енергію літій–іонних акумуляторів, але й істотно здешевити та спростити іхнє виготовлення, розроблені ефективні склади апротонних електролітів для первинних та вторинних літієвих джерел струму.
Встановлені межі застосування металевого літію одночасно як електрода порівняння та допоміжного електрода у напівелементах. Показано, що формування дендрітного літію при електроосадженні є процесом неминучим, незважаючи на природу електроліту та щільністі струму. Запропо-новані нові критерії, які не залежать від струму осадження–розчинення літію, для адекватного опису експериментальних даних і відображення фізичної природи процесів при його цикліюванні.
Виявлена принципова роль силанольних груп на поверхні кремнію та запропоновані механізми процесів за їхньої участі у формуванні пасивуючого шару. Виявлено істотний вплив HF в апротонному електроліті на електрохімічні параметри гібридних електродів з нано-Si.
Показана необхідність використання накопиченої необоротної ємності (яка є інтегральним показником необоротного "зв'язування" літію) досліджуваних у напівелементах електродів як ключового критерія оцінки їх практичної придатності.
Ключові слова: інтеркаляція, конверсійні механізми, рідкі органічні електроліти, добавки до електроліту, металевий літій, алюмінієва фольга, синтетичні графіти, полімерні зв’язуючі, збагачений вуглецем оксикарбід кремнію, 0D- та 2D-нанокремній, силанольні функціональні групи, керамічні 3D-композити кремнію, ізолюючий поліфункціональний шар, побічні реакції, оборотність електродів, накопичена необоротна ємность, літій–іонні акумулятори, первинні літієві елементи
Дата реєстрації
2021-05-28
Додано/оновлено в НРАТ
2021-05-28 / 2026-06-30
