Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических основ создания перспективных наноматериалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов повышенной эффективности

Номер контракта: 14.584.21.0004

Руководитель: Попович Анатолий Анатольевич

Должность руководителя: директор ИММиТ

Докладчик: Максимов Максим Юрьевич, Ведущий научный сотрудник

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
литий-ионный аккумулятор, полимерный аккумулятор, минеральное сырье, растительное сырье, катод, атомно-слоевое осаждение

Цель проекта:
Целью работы является разработка научно-технологических основ создания новых видов нанокомпозиционных электродных материалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов повышенной эффективности с использованием добавок минерального и растительного сырья. Для достижения цели проекта были поставлены следующие задачи: Разработка лабораторных образцов новых наноструктурированных катодных материалов на основе Li2FeSiO4 с использованием метода жидкофазного литья и механохимического синтеза, исследование их структурно-фазового состава и электрохимических характеристик (ФГАОУ ВО «СПбПУ»); Разработка лабораторных образцов анодных матриц, полученных с использованием пиролитического метода синтеза, и исследование их структурно-фазового состава и электрохимических характеристик (Иностранный партнер); Исследование влияния покрытий на электродах и проводящей добавки на основе углерода на электрохимические свойства материалов ЛИА.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате реализации проекта планируется разработать научно-технологических основ создания наноструктурированных катодных материалов на основе нанокомпозиционного порошка Li2FeSiO4/С, полученного с использованием метода механохимического синтеза, который легко масштабируем и может быть внедрен в промышленность. Полученные наноструктурированных катодных материалов на основе Li2FeSiO4, будут обладать высокими электрохимическими характеристиками: удельная емкость на уровне 170 мАч/г и более; циклический ресурс более 100 циклов заряд/разряд.
Разрабатываемые научно-технологические основы синтеза электродных материалов будут способствовать внедрению полученных результатов в промышленность и обеспечению снижения себестоимости литий-ионных аккумуляторов и повышению их технико-эксплуатационных показателей.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разработка научно-технологических основ создания нанокомпозиционных электродных материалов на базе соединения Li2FeSiO4 для литий-ионных полимерных аккумуляторов повышенной эффективности позволит снизить себестоимость конечной продукции за счет дешевого исходного сырья, повысить удельные характеристики литиевых источников энергии. Исследовательская работа соответствует мировому уровню в области разработки катодных материалов литий-ионных аккумуляторов, подходы по решению поставленных задач являются новаторскими и запатентованными на территории России. Полученные в ходе экспериментальных исследованиях результаты, научно-исследовательский опыт и научно-технический потенциал ФГАОУ ВО "СПбПУ" и иностранного партнера, компании TSE, гарантирует достижение поставленных целей и задач.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Внедрение в литий-ионные аккумуляторы разработанного катодного материала на основе соединения Li2FeSiO4 позволит создать высокоэффективные источники энергии и снизить себестоимость конечной продукции за счет дешевого исходного сырья.
Результаты проекта могут быть использованы в локальных энергосистемах, накопителях энергии (источниках бесперебойного питания), системах smart grid, автомобилестроении, портативной и бытовой техники.

Текущие результаты проекта:
1. В ФГАОУ ВО «СПбПУ» были получены и исследованы лабораторные образцы наноструктурированных катодных материалов на основе Li2FeSiO4 с использованием метода жидкофазного литья по разработанным программам и методикам, разработаны технологические основы получения порошков новых наноструктурированных катодных материалов на основе Li2FeSiO4 с использованием метода механохимического синтеза и методика получения лабораторных образцов.
2. Иностранным партнером, компанией TSE, Китай, получены и исследованы лабораторные образцы анодного материала на основе углерода с добавками растительного сырья и использованием пиролитического метода синтеза по разработанным программам и методикам, кроме того, были разработаны технологические основы получения электродов из синтезированного анодного материала на основе углерода для литий-ионных аккумулятор.
3. Основные научные результаты: в ходе исследований наноструктурированных катодных материалов на основе Li2FeSiO4, полученных методом жидкофазного литья установлено, что для получения аморфного сплава оптимальным является состав с 70 % SiO2; введение в данный сплав оксидов железа от 5 до 40 % не изменяет фазовый состав сплава. После охлаждения на воздухе все сплавы аморфные. Установлено, что во всех сплавах распределение элементов по сечению равномерное с высоким содержанием необходимой фазы. Li2FeSiO4 и LiFeSi2O6 был получен сплав в системе Li2O-SiO2 (70 мол. %)-FeO (35 масс. %).