The object of research, development or design (in Russian) : 3D литий-ионная микробатарея

The object of research, development or design (in Kazakh) : 3D литий-ионды микробатарея

Aim of work (in Russian) : Синтез нанокомпозитных 3D тонкопленочных электродов для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов.

Aim of work (in Kazakh) : Жоғары өнімді литий-ионды аккумуляторларға арналған нанокомпозиттік 3D жұқа пленка электродтарының синтезі.

Методы исследования (на русском) : Для достижения цели Проекта используются следующие экспериментальные методы исследования и анализа: Электрохимические тесты, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (ЭРС) (СЭМ-ЭДС, JSM-7500F, JEOL Ltd., Ямагата, Япония), ИК-спектроскопия (FTIR, Nicolet iS10 FT-IR Spectrometer, Thermo Fisher Scientific Inc., Ogden, UT, USA), Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS, NEXSA Thermo Scientific), Электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС) (PGSTAT204, Netherlands).

Методы исследования (на казахском) : Жобаның мақсатына жету үшін келесі эксперименттік зерттеу және талдау әдістері қолданылады: Электрохимиялық сынақтар, энергия дисперсиялық рентгендік спектроскопиямен (ЭДС) біріктірілген сканерлеуші электрондық микроскопия (СЭМ) (СЭМ-ЭДС, JSM-7500F, JEOL Ltd. , Ямагата, Жапония), ИҚ спектроскопиясы (FTIR, Nicolet iS10 FT-IR Spectrometer, Thermo Fisher Scientific Inc., Ogden, UT, АҚШ), рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS, NEXSA Thermo Scientific), Электрохимиялық кедергі спектроскопиясы (ЭКС) (PGSTAT204, Нидерланд).

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе исследования были получены кристаллические фазы нанокомпозитных плёнок α-Fe₂O₃-NiO-Ni₂N, α-Fe₂O₃-ZnO-Zn₂N и α-Fe₂O₃-SnO₂-SnN, сформированные регулированием условий отжига. Был создан новый ГПЭ на основе ПЭО и ПВДФ-со-ГФП с добавлением наночастиц оксида графена (ГО) Новизна работы заключается в создании многослойных тонких плёнок и их испытании в литий-ионных батареях в сочетании с новым ГПЭ. Проблема объёмного расширения при литировании/делитировании была решена за счёт легирования материалов, таких как LZO, CZO и LCZO, которые продемонстрировали улучшенную стабильность и проводимость. Также наоснове разработанных материалов был собрана 3D-структурированная микробатарея. Тесты показали стабильное напряжение и высокую эффективность использования ГПЭ, что открывает перспективы для их применения в миниатюрных устройствах.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде күйдіру шарттарын реттеу арқылы α-Fe₂O₃-NiO-Ni₂N, α-Fe₂O₃-ZnO-Zn₂N және α-Fe₂O₃-SnO₂-SnN нанокомпозитті қабықтарының кристалды фазалары алынды. ПЭО және ПВДФ-со-ГФП негізінде графен оксиді нанобөлшектері қосылған жаңа гель-полимерлі электролит (ГПЭ) жасалды. Жұмыстың жаңашылдығы көпқабатты жұқа қабықтарды жасап, оларды жаңа гель-полимерлі электролитпен үйлестіре отырып литий-ионды батареяларда сынауда жатыр. Литийлеу/делитийлеу кезіндегі көлемдік кеңею мәселесі LZO, CZO және LCZO сияқты легирленген материалдарды қолдану арқылы шешіліп, олардың тұрақтылығы мен өткізгіштігі жақсарғаны көрсетілді. Сондай-ақ, әзірленген материалдар негізінде 3D құрылымдалған микробатарея жасалды. Тесттер тұрақты кернеуді және ГПЭ-нің жоғары тиімділігін көрсетті, бұл олардың шағын құрылғыларда қолданылу болашағын ашады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Практически изготовление микробатарейки с электродами на одной подложке с гель полимером имеет ряд преимуществ: во первых, упрощает сборку микробатарейки, а именно на готовый слой из электродов с заранее активными материалами накладывается гель полимерный электролит, которая не сдавливается за счет дизайна, тем самым предупреждает короткое замыкание. Во вторых, достигается самый простой механизм сборки при инкапсулировании, то есть послойное сборка уменьшается с трех слоев до одного, при этом толщина общая определена только толщиной подложки и гель полимера что в разы меньше чем например использование отдельных подложек для каждого анодного, катодного материала и сепаратора. В третьих, использование гель полимерного электролита в сухом состоянии именно до добавления жидкого электролита упрощает задачу инкапсулирования исключает предыдущих этапов от использования большего количества жидкого электролита, что выгодно для производства. Полученные результаты окажут существенное влияние на развитие технологий производства батарей, поскольку они изменят существующие традиционные подходы и послужат основой для создания нового поколения высокоэффективных батарей с длительным сроком службы.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Тәжірибеде электродтары бар микробатареяны гель-полимермен бір субстратта жасау бірқатар артықшылықтарға ие: біріншіден, микробатареяны құрастыруды жеңілдетеді, атап айтқанда, электродтардың дайын қабатына алдын ала белсенділікпен гельдік полимерлі электролит қолданылады. конструкцияға байланысты қысылмаған материалдар, осылайша қысқа тұйықталудың алдын ала мүмкіндігін азайтады. Екіншіден, инкапсуляция кезінде ең қарапайым құрастыру механизміне қол жеткізіледі, яғни қабат-қабат құрастыру үш қабаттан бір қабатқа дейін қысқарады, ал жалпы қалыңдық тек субстрат пен полимерлі гельдің қалыңдығымен анықталады, ол бірнеше есе аз, мысалы, әрбір анод, катодтық материал және сепаратор үшін бөлек астарларды пайдалану қажет емес. Үшіншіден, сұйық электролитті қоспас бұрын гельді полимерлі электролитті құрғақ күйде пайдалану инкапсуляциялау міндетін жеңілдетеді және өндіріс үшін тиімдірек сұйық электролитті көбірек пайдалану үшін алдыңғы қадамдарды қажет етпейді. Нәтижелер аккумулятор технологиясының дамуына айтарлықтай әсер етеді, өйткені олар қолданыстағы дәстүрлі тәсілдерді өзгертеді және ұзақ қызмет ету мерзімі бар жоғары өнімді батареялардың жаңа буынын құруға негіз болады

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Жүзеге асырылмаған

Efficiency (in Russian) : Эффективность полученных результатов заключается в том, что разрабатываются новые тонкопленочные материалы с улучшенными характеристиками вместе с 3D структурой и штыревого электродов на одной плоскости. Будущее использование этих материалов в устройствах хранения энергии будет более эффективным в плане энергоемкости и энергомощности, также дизаин позволяет получить возможность для быстрой зарядки.

Efficiency (in Kazakh) : Алынған нәтижелердің тиімділігі 3D құрылымымен және бір жазықтықта түйреуіш электродтармен бірге жақсартылған сипаттамалары бар жаңа жұқа үлбірлі материалдардың әзірленуінде жатыр. Болашақта бұл материалдарды энергия сақтау құрылғыларында пайдалану энергияны тұтыну және қуат шығару тұрғысынан тиімдірек болады, сонымен қатар дизайн жылдам зарядтау мүмкіндіктеріне мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Энергетика, высокоемкостные аккумуляторы для возобновляемых источников энергии, электрического транспорта и электроники, новые материалы.

Field of application (in Kazakh) : Энергия, жаңартылатын энергия көздеріне арналған жоғары қуатты батареялар, электр көлігі және электроника, жаңа материалдар.