Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технических решений по созданию высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов на основе новой электрохимической системы, включающей в себя литийжелезофосфат, кремнийсодержащие нанокомпозиты и полимерный электролит

Докладчик: Добровольский Юрий Анатольевич

Должность: зав.лаб., профессор, д.х.н.

Цель проекта:
Целью проекта является создание литий-ионного аккумулятора на основе новой электрохимической системы, обладающего конкурентноспособными эксплуатационными характеристиками, с использованием отечественных материалов и комплектующих. Основной научно-технической задачей проекта является усовершенствование методик получения высокоёмкостных электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов, а так же разработка новых полимерных электролитов на основе литированной формы мембраны Нафион.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения работ по предлагаемому проекту будут получены следующие основные научно-технические результаты:
аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по электродам и электролитам для литий-ионных аккумуляторов; материалы на основе LiFePO4 для положительного электрода и на основе сложных кремнийсодержащих нанокомпозитов для отрицательного электрода литий-ионного аккумулятора; способ изготовления нового полимерного электролита на основе литированой формы мембраны Нафион; способ создания высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов и получен экспериментальный образец; Программа и методики лабораторных испытаний экспериментальных образцов порошковых материалов, полимерного электролита, а так же экспериментальных образцов литий-ионного аккумулятора; предложения и рекомендации по реализации результатов ПНИ; Проект ТЗ на проведение ОКР.
Основные характеристики планируемых результатов: удельная разрядная емкость синтезированных порошковых материалов на основе литийжелезофосфата и сложных кремнийсодержащих нанокомпозитов должна быть не менее 130 мАч/г при токе С/10 и не менее 1000 мАч/г при токе С/10, соответственно; электроды на основе новых синтезированных материалов должны выдерживать токи заряда кратковременно до 10С и допускать заряд в импульсном режиме, при этом разрядная емкость должна составлять не менее 80% от номинальной емкости; синтезированный полимерный электролит должен обладать удельной проводимостью не менее 10-3 См/см и обеспечивать работоспособность литий-ионных аккумуляторов при температурах от -40 до +50°С; емкость и удельная энергоемкость аккумулятора - не менее 1 Ач и не менее 230 Втч/кг в режиме С/5, соответственно; напряжение разряда в режиме С/5 не менее 3.0 В; разрядная емкость при заряде током 10С (в постоянном или импульсном режиме) не менее 80% от номинальной емкости; способность работать в диапазоне температур от -40 до +50°С, разрядная емкость при температуре -40°С должна составлять не менее 35 % от номинальной; ресурс не менее 2000 циклов при токе 1С при глубине циклирования не менее 80%.
Для достижения заявленных результатов в проекте будут использованы оригинальные научно-технические решения.
Ожидаемые результаты проекта находятся на мировом уровне.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработанный литий-ионный аккумулятор может быть использован для широкого спектра задач, в частности, в качестве накопителя энергии и в транспорте.
Для практического внедрения полученных результатов планируется проведение ОКР.
Успешное выполнение проекта позволит увеличить удельную энергоемкость литий-ионных аккумуляторов, что положительным образом скажется на развитии портативной техники и электротранспорта.

Текущие результаты проекта:
Обоснован выбор направления исследований и способов решения поставленных задач
Разработан полимерный электролит на основе литированной перфторированной сульфокатионитной мембраны и апротонных диполярных растворителей с проводимостью по ионам лития выше 1 мСм/см при комнатной температуре и не претерпевающий фазовых переходов от -40 до +50 С.
Разработаны анодные материалы для литий-ионных аккумуляторов на основе кремнийсодержащих композитов и карбида кремния. Проведены их микроскопические и электрохимические исследования.
Проведены микроскопические исследования катодного материала на основе литийжелезофосфата.