The object of research, development or design (in Russian) : Проект направлен на достижение своих целей посредством решения следующих задач: • Разработка высокопроизводительного литированного серного композитного катода. • Создание промежуточного слоя между катодом и сепаратором методом электропрядения. • Разработка предварительной обработки поверхности анодного токосъемника и разработка добавок к электролиту для обеспечения равномерного покрытия Li. • Сборка безанодного литий-серного элемента с использованием разработанного катода, промежуточного слоя и предварительно обработанного анодного токосъемника.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жоба келесі міндеттер арқылы өз мақсаттарына қол жеткізуге бағытталған: • Жоғары өнімді литийленген күкіртті композиттік катодты жасау. • Электр иіру әдісі арқылы катод пен сепаратор арасында аралық қабат құру. • Анодтық ток коллекторының бетін алдын ала өңдеуді жобалау және біркелкі Li-жабуын қамтамасыз ету үшін электролиттік қоспаларды әзірлеу. • Әзірленген катодты, аралық қабатты және алдын ала өңделген анодтық ток коллекторын пайдаланып анодсыз Li-S монета ұяшығын құрастыру.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является повышение производительности и срока службы аккумуляторов Li-S для портативных устройств. Это будет включать устранение анода из литиевого металла, создание литиированного композитного катода на основе серы и улучшение равномерного и бездендритного литиевого покрытия на аноде.

Aim of work (in Kazakh) : Жоба портативті қолданбаларға арналған Li-S батареяларының өнімділігі мен қызмет ету мерзімін арттыруға бағытталған. Бұл Li металл анодын жоюды, литийленген күкірт негізіндегі композициялық катодты жасауды және анодта біркелкі және дендритсіз литий жабынын тазартуды қамтиды.

Методы исследования (на русском) : Морфология токоприёмника играет ключевую роль в процессе неравномерного осаждения лития. Более того, на начальных стадиях осаждения лития его адгезия к поверхности токоприёмника затруднена. Поэтому на первом этапе шероховатость поверхности токоприёмника будет увеличена с помощью технологии импульсного электронного пучка высокой мощности. Данная технология позволяет генерировать электронные пучки с низкой энергией (10-40 кэВ), высоким пиковым током, короткой длительностью импульса (5 мс) и высокой эффективностью (интервал между импульсами составляет около 10 с). Кроме того, металлы, обладающие растворимостью в литии, могут использоваться как гетерогенные зародыши для осаждения лития. В рамках данного проекта на поверхность токоприёмника будет напылён цинк (Zn) или магний (Mg) с помощью термического испарителя для формирования центров зародышеобразования, способствующих росту лития.

Методы исследования (на казахском) : Қазіргі таңда тоқ жинағыш морфологиясы литийдің жеткілікті тұндыруында маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, бастапқы литийді қаптау кезінде литийдің тоқ жинағышқа адгезиясы оңай емес. Сондықтан бастапқыда тоқ жинағыштың бетін тегістеу жоғары импульсті электронды-сәулелік техникамен жүзеге асырылады. Ол төмен қуаттағы электронды сәулелерді (10-40 кэВ), жоғары шыңның тогын, қысқа импульстің ұзақтығын (5 мс) және жоғары тиімділікті (қайталанатын импульстің аралығы 10 с болатын) жасай алады. Сонымен қатар, Li-де ерігіштігі бар металдарды Li жабындысы үшін гетерогенді тұқым ретінде пайдалануға болады. Бұл жобада Zn немесе Mg токтың коллекторының бетіне Li булануы үшін нуклеация нүктесін қалыптастыру үшін жылу буландырғыш арқылы шашырайды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе результатов с литий-серными ячейками были выявлены следующие наблюдения: 1) ячейки с композитом Ni(1%)/TiO2@CNF продемонстрировали высокую изначальную теоретическую емкость в ~1200 mAh/g при 0.5C скорости, в то время, как Ni(0.5%)/TiO2@CNF и TiO2@CNF сгенерировали лишь около 600 mAh/g на изначальной стадии; 2) В ходе 200 циклов заряда-разряда композит Ni(1%)/TiO2@CNF продемонстрировал сохранение емкости в районе 800 mAh/g, а остальные при тех же условиях выявили лишь чуть более 500. C целью повышения равномерности и улучшения осаждения лития на поверхности, была проведена модификация поверхности анода. В рамках эксперимента использовалась коммерческая Cu фольга, которую подвергали обработке в химическом растворе при различных температурах. Результаты СЭМ продемонстрировали заметные различия в пористости и структуре поверхности между образцами, что свидетельствует об успешной модификации и формировании 3D-структур. В дополнение к экспериментальным исследованиям по модификации Cu фольги для повышения равномерности осаждения лития проведены квантово-химические расчёты, направленные на изучение атомистических механизмов взаимодействия Li анода с компонентами электролита, аналогичного использованному в экспериментальной части проекта. Расчёты показали, что на поверхности Li(100) процессы начального формирования твёрдого электролитного интерфейса определяются селективной адсорбцией и ориентационной зависимостью взаимодействия молекул электролита и добавок с металлом.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Литий-күкіртті элементтермен алынған нәтижелер бойынша: 1) Ni(1%)/TiO2@CNF композиті 0.5C ток тығыздығында шамамен 1200 mAh/g бастапқы теориялық сыйымдылық көрсетті, ал Ni(0.5%)/TiO2@CNF және TiO2@CNF тек шамамен 600 mAh/g мән көрсетті; 2) 200 заряд-разряд циклі бойында Ni(1%)/TiO2@CNF сыйымдылығын шамамен 800 mAh/g деңгейінде сақтап қалды, ал қалған үлгілердің сыйымдылығы 500 шамасында ғана болды. Литийдің бетке біркелкі тұнуын арттыру және тұндыру процесін жақсарту мақсатында анодтың беті модификацияланды. Эксперимент барысында коммерциялық Cu фольгасы пайдаланылып, ол әртүрлі температураларда химиялық ерітіндіде өңдеуден өткізілді. СЭМ нәтижелері үлгілер арасындағы кеуектілік пен бет құрылымындағы айқын айырмашылықтарды көрсетті, бұл модификацияның сәтті өткенін және 3D құрылымдардың қалыптасқанын дәлелдейді. Cu фольгасының бетін модификациялау арқылы литийдің біркелкі тұнуын арттыруға бағытталған эксперименттік зерттеулерге қосымша ретінде, электролиттің құрамымен ұқсас жүйеде Li анодының өзара әрекеттесуінің атомдық механизмдерін зерттеу мақсатында кванттық-химиялық есептеулері жүргізілді. Есептеулер көрсеткендей, Li(100) бетінде қатты электролиттік интерфейстің бастапқы қалыптасу процестері электролит молекулалары мен қоспалардың металлмен селективті адсорбциясы және ориентациялық тәуелділігі арқылы анықталады.

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

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

Level of implementation (in Russian) : Не рассматривается

Level of implementation (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Efficiency (in Russian) : Не применимо

Efficiency (in Kazakh) : Қолданылуы мүмкін емес

Field of application (in Russian) : батарея

Field of application (in Kazakh) : батарея