The object of research, development or design (in Russian) : Многофункциональные листы из углеродных композитов на основе фосфидов / сульфидов / нитридов металлов (MexAy, где Me = переходные металлы, например, Fe, Co, Ni, Zn и A = P, S и N) в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов и прослоек для литий-серных аккумуляторов.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Литий-ион аккумляторларының аноды және литий-күкірт аккумуляторларының аралық қабаты ретінде қолданылатын, жалпы формуласы MexAy (мұндағы Me = Fe, Co, Ni, Zn сияқты ауыспалы металдар, ал A = P, S және N) болатын металл фосфидтері/сульфидтері/нитридтері негізіндегі көміртекті композициялық наноталшықтардың дербес парақшалары.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является определение взаимосвязи между параметрами процесса и физико-химическими свойствами, а также электрохимических характеристик разработанных волокнистых листов; установление механизма формирования композита и влияния на производительность систем хранения энергии, разработка высокоэффективных материалов.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - процесс параметрлері мен әзірленген талшықты парақшалардың физика-химиялық қасиеттері, сондай-ақ электрохимиялық сипаттамалары арасындағы байланысты анықтау; композицияның қалыптасуы мен оның энергия сақтау жүйелерінің өнімділігіне әсер ету механизмін анықтау; тиімділігі жоғары композициялық материалдарды әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Кристаллические фазы образцов были идентифицированы с помощью рентгеноструктурного анализа (XRD, Miniflex, Rigaku). Химические связи и взаимодействия были анализированы с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, NEXSA, Thermo Scientific) с монохроматическим источником Al Kα, работающим при 25 кВ и 10 мА. Структура углерода анализировали методом Рамановской спектроскопии (Raman Spectroscopy & AFM Combined System - LabRAM, Horiba). Содержание углерода, водорода и азота в конечных образцах было определено с помощью анализатора элементов (CHNS, Elementar, Vario Micro Cube). Морфология образца наблюдалось с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, Carl Zeiss, Crossbeam 540) и энергодисперсионной спектроскопии (EDS) при 30 кВ. Микроструктура образцов была характеризована с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM, JEOL JEM-1400 Plus). Электрохимические свойства образцов оценивались с использованием пуговичных батарей CR2032. Гальваностатические испытания заряда-разряда были проведены с использованием многоканальных тестеров аккумуляторов (BTS4000 Neware). Циклическая вольтаметрия и измерения спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) были выполнены с использованием потенциостата/гальваностата VMP3 (Biologic).

Методы исследования (на казахском) : Үлгілердің кристалдық фазалары рентгендік дифракциялық талдау (XRD, Miniflex, Rigaku) арқылы анықталды. Химиялық байланыстар мен молекулалардың өзара әрекеттесуі 25 кВ пен 10 мА-да істейтін монохромды Al Kα көзі қолданылған рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS, NEXSA, Thermo Scientific) көмегімен зерттелді. Көміртек құрылымы Раман спектроскопиясы арқылы талданды (Raman Spectroscopy & AFM Combined System - LabRAM, Horiba). Ал композиттердегі көміртегінің массалық үлесі элементтер талдауышы (CHNS, Elementar, Vario Micro Cube) арқылы анықталды.Үлгінің морфологиясы сканерлеуші электрондық микроскоп (СЭМ, Carl Zeiss, Crossbeam 540) және 30 кВ-тық энергетикалық дисперсиялық спектроскопия (EDS) көмегімен бақыланды. Үлгілердің микроқұрылымы трансмиссиялық электронды микроскопия (ТЭМ, JEOL JEM-1400 Plus) арқылы сипатталды. Үлгілердің электрохимиялық қасиеттері бөлме температурасында түйме тәрізді CR2032 батареялары көмегімен зерттелді. Гальваностатикалық заряд-разряд сынақтары көп арналы аккумулятор сынағыштарында (BTS4000 Neware) жүргізілді. Циклдік вольтамметрия мен электрохимиялық импеданс спектроскопиясын (EIS) өлшеу VMP3 потенциостат/гальваностат (Biologic) көмегімен орындалды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Среди различных материалов переходные металлы как никель в соединении с фосфидами являются уникальными для использования в литий-ионных аккумуляторах. И в результате синтеза удалось получить гибкие свободностоящие нановолоконные материалы при разных температурах. Сравнивая с теоретическими данными никель фосфидов (542 мАч/г для Ni2P и 468 мАч/г для Ni12P5) удалось получить нановолокна с удельной емкостью 719,5 мАч/г для образца высушенного при 110 ºC. Известных исследований соединений цинка в качестве анодного материала мало. Фосфат и фосфиды цинка обладают низкой поляризацией и относительно низкими потенциалами интеркаляции. Эти качества могут быть подтверждены нашими результатами, которые показали удельную емкость 729 мАч/г при концентрации 6,1%. Это выше, чем у коммерчески используемого графита емкостью 372 мАч/г.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Түрлі материалдардың ішінде фосфидтермен біріктірілген никель сияқты өтпелі металдар литий-ионды батареяларда пайдалану үшін бірегей болып табылады. Ал синтез нәтижесінде әр түрлі температурада икемді дербес наноталшықты материалдарды алуға мүмкіндік туды. Никель фосфидтері үшін теориялық деректермен салыстыра отырып (Ni2P үшін 542 мАсағ/г және Ni12P5 үшін 468 мАсағ/г), 110 ºC температурада кептірілген үлгі үшін меншікті сыйымдылығы 719,5 мАсағ/г наноталшықтар алынды. Анод материалы ретінде мырыш қосылыстары туралы белгілі зерттеулер аз. Мырыш фосфаты мен фосфидтер төмен поляризацияға және салыстырмалы түрде төмен интеркалация потенциалына ие. Бұл қасиеттерді 6,1% концентрацияда 729 мАсағ/г меншікті сыйымдылықты көрсеткен біздің нәтижелерімізбен растауға болады. Бұл сыйымдылығы 372 мАсағ/г нарықтағы графиттен екі еседей жоғары.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Не предусмотрено

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Предложенный метод синтеза был высокоэффективен при разработке композитов на основе кобальта, никеля и цинка. Разработанные материалы проявили высокую энергоэффективность в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов и катодов для литий-серных аккумуляторов.

Efficiency (in Kazakh) : Ұсынылған синтез әдісі кобальт, никель және мырыш негізіндегі композиттерді жасауда жоғары тиімді болды. Әзірленген материалдар литий-иондық аккумуляторларға арналған анодтық материалдар мен литий-күкірт аккумуляторларының катоды ретінде жоғары энергия тиімділігін көрсетті.

Field of application (in Russian) : Высокоемкостные, гибкие системы хранения энергии для носимой и портативной электроники.

Field of application (in Kazakh) : Ұсынылған синтез әдісі кобальт пен никель негізіндегі композиттерді жасауда жоғары тиімді болды. Әзірленген материалдар литий-иондық аккумуляторларға арналған анодтық материалдар ретінде жоғары энергия тиімділігін көрсетті.