The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования данного проекта являются катодные материалы литий-никель-кобальт-марганцевого оксида (NCM), используемые в литий-ионных аккумуляторах, а также метод их синтеза и модификации, включая допирование вольфрамом для улучшения электрохимических свойств.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Бұл жобаның зерттеу тақырыбы литий-иондық аккумуляторларда қолданылатын литий-никель-кобальт-марганец оксиді (NCM) катодты материалдар, сондай-ақ оларды синтездеу және модификациялау әдісі, соның ішінде электрохимиялық қасиеттерін жақсарту үшін вольфраммен допинг жасау.

Aim of work (in Russian) : Проект нацелен на разработку технологии получения высокоемких катодных материалов с улучшенными электрохимическими свойствами, являющимся ключевым компонентом литий-ионного аккумулятора для электромобилей. В данном документе представлен заключительный отчет по проекту за 2022-2024 г. в соответствии с календарным планом

Aim of work (in Kazakh) : Жоба электромобильдерге арналған литий-ионды аккумулятордың негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын электрохимиялық қасиеттері жақсартылған жоғары сыйымды катодты материалдарды алу технологиясын әзірлеуге бағытталған. Бұл құжатта күнтізбелік жоспарға сәйкес 2022-2024 жылдарға арналған жоба бойынша қорытынды есеп берілген.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования включают рентгенофазовый анализ (РФА) для определения кристаллической структуры и чистоты синтезированных катодных материалов, сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) для изучения морфологии частиц и гранулометрического состава, а также оптико-эмиссионную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ОЭС-ИСП) для анализа химического состава. Дополнительно использована рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) для оценки степени окисления элементов и термогравиметрический анализ (ТГА) для исследования термической стабильности образцов. Каждый из этих методов позволил получить детальные данные о структуре, морфологии и химическом составе материалов, что важно для оптимизации их электрохимических свойств. Для исследования электрохимических свойств катодных материалов использовались такие методы, как электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS), гальваностатическое циклирование, а также in-situ исследования поляризации катодных материалов импульсами.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері синтезделген катодты материалдардың кристалды құрылымы мен тазалығын анықтау үшін рентгенфазалық талдауды (РФА), бөлшектер морфологиясы мен түйіршіктік құрамын зерттеу үшін сканерлейтін электрондық микроскопияны (СЭМ), сондай-ақ химиялық құрамын талдау үшін индуктивті байланысқан плазмалы оптикалық-эмиссиялық спектрометрияны (ОЭС-ИСП) қамтиды. Қосымша элементтердің тотығу дәрежесін бағалау үшін рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (РФЭС) және үлгілердің термиялық тұрақтылығын зерттеу үшін термогравиметриялық талдау (ТГА) қолданылды. Әрбір әдіс құрылым, морфология және материалдардың химиялық құрамы туралы егжей-тегжейлі деректер алуға мүмкіндік берді, бұл олардың электрохимиялық қасиеттерін оңтайландыру үшін маңызды. Катодты материалдардың электрохимиялық қасиеттерін зерттеу үшін электрохимиялық импеданстық спектроскопия (EIS), гальваностатикалық циклдеу және in-situ катодты материалдардың поляризациясын импульстармен зерттеу сияқты әдістер қолданылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе реализации проекта был успешно создан реактор непрерывного действия с мешалкой (РНДМ) для синтеза допированных катодных прекурсоров на основе никель-кобальт-марганцевых соединений. Проведены исследования физико-химических и электрохимических свойствах полученных катодных материалов, результаты которых подтвердили повышение стабильности и удельной емкости в образце допированном W. Изготовлен прототип в виде литий-ионной ячейки с емкостью 2 Ач, напряжением 3.6 В. Научная новизна проекта заключается в получении допированных катодных материалов с улучшенной стабильностью по сравнению с традиционными материалами. Впервые изучено влияние метода допирования, на примере вольфрама, на структуру и свойства полученных катодных материалов. Результаты проекта были представлены на двух международных конференциях в виде постерного и устного доклада (Приложение Б), подана одна заявка на полезную модель, а также одна статья находится на стадии рецензирования в научном издании, входящее в первый квартиль (Q1) по импакт фактору Web of Science.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаны іске асыру барысында никель-кобальт-марганец қосылыстары негізінде легірленген катодты прекурсорларды синтездеу үшін араластырғышпен үздіксіз әрекет ететін реактор (РНДМ) сәтті құрылды. Алынған катодты материалдардың физика-химиялық және электрохимиялық қасиеттеріне зерттеулер жүргізілді, олардың нәтижелері W легірленген үлгісіндегі тұрақтылық пен меншікті сыйымдылықтың жоғарылауын растады. Сыйымдылығы 2 Ач, кернеуі 3.6 в литий-ионды жасуша түрінде прототип жасалды. Жобаның ғылыми жаңалығы дәстүрлі материалдармен салыстырғанда тұрақтылығы жақсартылған легірленген катодты материалдарды алу болып табылады. Алғаш рет W мысалында легірлеу әдісінің алынған катодты материалдардың құрылымы мен қасиеттеріне әсері зерттелді. Жобаның нәтижелері екі халықаралық конференцияда постерлік және ауызша баяндама (Б Қосымшасы) түрінде ұсынылды, пайдалы модельге бір патент берілді, сондай-ақ импакт факторы бойынша бірінші квартильге (Q1) кіретін рецензияланатын ғылыми басылымға бір мақала дайындалды және ұсынылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Использование ионов W6+ в качестве легирующих добавок улучшает кристаллическую структуру многослойных катодов с высоким содержанием никеля, таких как NCM811. Легирование W, благодаря сильному электростатическому взаимодействию с переходными металлами, снижает перемешивание катионов и стабилизирует структуру даже в условиях глубокого расслоения, обеспечивая более надежную работу при высоком напряжении. Выбор способа синтеза, такого как "мокрая химия" или твердофазный метод, имеет решающее значение как с точки зрения технологии, так и с точки зрения стоимости. "Мокрая химия" обеспечивает более равномерное распределение легирующих добавок, хотя и требует больших затрат и времени на обработку. Твердотельные технологии проще и экономичнее, однако они могут привести к неравномерному распределению легирующей примеси. Оптимизация этих процедур синтеза в сочетании с тщательно спланированными схемами легирования могут значительно повысить сохраняемость емкости и долговременную стабильность многослойных катодов с высоким содержанием никеля.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : W6+ иондарын легирлеуші қоспалар ретінде пайдалану ncm811 сияқты никель мөлшері жоғары көп қабатты катодтардың кристалдық құрылымын жақсартады. W допинг, өтпелі металдармен күшті электростатикалық әрекеттесу арқылы катиондардың араласуын азайтады және құрылымды тұрақтандырады, тіпті терең стратификация жағдайында да, жоғары кернеуде сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді. "Дымқыл химия" немесе қатты фазалық әдіс сияқты синтез әдісін таңдау технология тұрғысынан да, құны жағынан да өте маңызды. "Ылғал химия" легірлеуші қоспалардың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді, дегенмен бұл көп шығындар мен өңдеу уақытын қажет етеді. Қатты күйдегі технологиялар қарапайым және үнемді, бірақ олар қоспаның біркелкі бөлінбеуіне әкелуі мүмкін. Бұл синтез процедураларын оңтайландыру мұқият жоспарланған допинг схемаларымен бірге сыйымдылықтың сақталуын және никель мөлшері жоғары көп қабатты катодтардың ұзақ мерзімді тұрақтылығын едәуір арттыра алады.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : жүзеге асырылмаған

Efficiency (in Russian) : Полученные результаты проекта окажут огромное влияние на развитие науки и техники не только в Казахстане, но и во всем мире во многих отношениях. Первым более широким результатом этого проекта станет внедрение таких катодов в практические ЛИА, что является гигантским шагом вперед в области аккумуляторных батарей, который позволит значительно сократить затраты на производство батарей, а также затраты на поставку сырья при одновременном повышении конкурентоспособности электромобилей по сравнению с обычными транспортными средствами с двигателем внутреннего сгорания. Второе более широкое воздействие будет связано с привлечением молодых ученых к научным исследованиям в рамках проектa. Такой опыт, вероятно, будет стимулировать их интерес к науке и технике и подготовит их к выбору карьерного пути. Кроме того, демонстрация отечественных компаний в качестве поставщиков аккумуляторного сырья с огромным мировым потенциалом, очевидно, окажет положительное влияние на социально-экономический рост.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның алынған нәтижелері тек Қазақстанда ғана емес, бүкіл әлемде көптеген жолдармен ғылым мен техниканың дамуына үлкен әсер етеді. Бұл жобаның алғашқы кеңірек нәтижесі осындай КАТОДТАРДЫ практикалық ЛИА-ға енгізу болады, бұл аккумуляторлық батареялар саласындағы үлкен қадам, бұл аккумуляторларды өндіру шығындарын, сондай-ақ электромобильдердің ішкі жану қозғалтқышы бар кәдімгі көліктермен салыстырғанда бәсекеге қабілеттілігін арттыра отырып, шикізатты жеткізу шығындарын айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді. Екінші кеңірек әсер жоба аясында жас ғалымдарды ғылыми зерттеулерге тартумен байланысты болады. Мұндай тәжірибе олардың ғылым мен техникаға деген қызығушылығын оятып, мансап жолын таңдауға дайындайтын шығар. Сонымен қатар, отандық компанияларды әлемдік әлеуеті зор аккумуляторлық шикізат жеткізушілері ретінде көрсету әлеуметтік-экономикалық өсуге оң әсер ететіні анық.

Field of application (in Russian) : Полученные в рамках проекта результаты могут быть применены в таких областях, как производство высокоемкостных литий-ионных аккумуляторов для возобновляемых источников энергии, электрического транспорта и электронной техники.

Field of application (in Kazakh) : Жоба аясында алынған нәтижелер жаңартылатын энергия көздеріне, электр көлігіне және электронды жабдыққа арналған жоғары сыйымдылықты литий-ионды аккумуляторларды өндіруді қоса алғанда, кең қолданысқа ие.