The object of research, development or design (in Russian) : Oбъектом исследования являтся катодные материалы на MXenе, полученного их МАХ-фазы путем химического выщелачивания фазы алюминия и серы.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектісі алюминий мен күкірт фазасын химиялық шаймалау арқылы олардың МАХ фазасынан алынған MXenе катодты материалдары болып табылады.

Aim of work (in Russian) : Разработать катодные материалы на основе MХenе и иммобилизированной серой и исследование их электрохимических характеристик.

Aim of work (in Kazakh) : МХепе және иммобилизацияланған күкірт негізінде катодты материалдарды әзірлеу және олардың электрохимиялық сипаттамаларын зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Для исследования морфологических характеристик разработанных катодных материалов применяли сканирующую и просвечивающую микроскопии; методами ИК, Раман, рентгеновской фотоэлектронной и энергодисперсионной спектроскопий, ренгенофазового анализа были определены фазовый, химический и функционально-групповой составы; методом термогравиметрического анализа было определено содержание серы иммобилизированной в структуру Mхenе, а также термические характеристики. Также были исследованы электрохимические характеристики разработанных катодов.

Методы исследования (на казахском) : Әзірленген катодты материалдардың морфологиялық сипаттамаларын зерттеу үшін Сканерлеуші және трансмиссиялық микроскопиялар қолданылды; ИК, Раман, рентгендік фотоэлектрондық және энергодисперсиялық спектроскопиялар, рентгендік фазалық талдау әдістерімен фазалық, химиялық және функционалдық-топтық құрамдар анықталды; термогравиметриялық талдау әдісімен Мхепе құрылымына иммобилизацияланған күкірттің құрамы, сондай-ақ термиялық сипаттамалары анықталды. Сонымен қатар, жетілдірілген катодтардың электрохимиялық сипаттамалары да зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Были разработаны катодные материалы на основе Mхenе с серой, исследованы их составы, строение, морфологические характеристики, количество серы, осажденной в структуру матрицы Mхenе и электрохимические характеристики. Новизна исследования заключается в разработке катодных матриц на основе Mхenе с дальнейшей иммобилизацией серы. Более того, на 2023 г. запланирована разработка композита на основе Mхenе и восстановленного оксида графена в виде трехмерного графенового аэрогеля, служащего в качестве матрицы для иммобилизации серы и формирования катодов. Добавление восстановленного оксида графена способно значительно увеличить количество загружаемой серы в виду его высокой удельной площади поверхности и пористости, а также улучшить электрохимические показатели разработанных полуячеек.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Күкірті бар Мхепе негізіндегі катодты материалдар әзірленді, олардың құрамы, құрылымы, морфологиялық сипаттамалары, Мхепе матрицасының құрылымына тұндырылған күкірт мөлшері және электрохимиялық сипаттамалары зерттелді. Зерттеудің жаңалығы күкіртті одан әрі иммобилизациялай отырып, Мхепе негізіндегі катодты матрицаларды әзірлеу болып табылады. Сонымен қатар, 2023 жылға күкіртті иммобилизациялау және катодтарды құрастыру үшін матрица ретінде қызмет ететін үш өлшемді графен аэрогелі түріндегі Мхепе және тотықсыздандырылған графен оксиді негізіндегі композитті әзірлеу жоспарланған. Төмендетілген графен оксидін қосу жүктелетін күкірт мөлшерін оның бетінің жоғары меншікті ауданы мен кеуектілігіне байланысты едәуір арттыра алады, сонымен қатар жетілдірілген жартылай ұяшықтардың электрохимиялық көрсеткіштерін жақсартады.

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) : Разработки в области литий-серных батарей являются актуальным научно-исследовательским направлением мирового научного сообщества. Реализация данного проекта в РК позволит значительно повысить уровень и качество проводимых исследований, получить новые знания, а также развить такие области науки как электрохимия, материаловедение и нанотехнологии. Социальный эффект от реализации проекта обусловлен разработкой батарей нового поколения с более высокой емкостью, плотностью тока и сроком действия. Более того, литий-серные батареи безопасны с экологической и практической точек зрения. Экономический эффект от реализации проекта обусловлен заменой дорогостоящих тяжелых металлов на дешевую и доступную серу, что значительно влияет как на стоимость самой батареи, так и на продукт, где она будет применяться. Более того, нефтегазовая промышленность Казахстана производит большое количество серы (более 1,5 миллиона тонн), которая хранится в больших блоках на открытых площадках. Эти серные отходы могут быть использованы для недорогого производства литий-серных батарей.

Efficiency (in Kazakh) : Литий-күкірт батареялары саласындағы әзірлемелер әлемдік ғылыми қоғамдастықтың өзекті ғылыми-зерттеу бағыты болып табылады. ҚР-да бұл жобаны іске асыру жүргізілетін зерттеулердің деңгейі мен сапасын едәуір арттыруға, жаңа білім алуға, сондай-ақ электрохимия, материалтану және нанотехнология сияқты ғылым салаларын дамытуға мүмкіндік береді. Жобаны іске асырудың әлеуметтік әсері сыйымдылығы, ток тығыздығы және жарамдылық мерзімі жоғары жаңа буын батареяларының дамуына байланысты. Сонымен қатар, литий күкірт батареялары экологиялық және практикалық тұрғыдан қауіпсіз. Жобаны іске асырудың экономикалық әсері қымбат ауыр металдарды арзан және қол жетімді күкіртпен алмастыруға байланысты, бұл батареяның өзіндік құнына да, ол қолданылатын өнімге де айтарлықтай әсер етеді. Сонымен қатар, Қазақстанның мұнай-газ өнеркәсібі ашық алаңдарда үлкен блоктарда сақталатын күкірттің көп мөлшерін (1,5 миллион тоннадан астам) өндіреді. Бұл күкірт қалдықтарын арзан литий-күкірт батареяларын өндіру үшін пайдалануға болады.

Field of application (in Russian) : Литий-серные батареи обладают емкостью в 3-5 раз выше чем у литий-ионных батарей, способны запасать в себе до 350 Вт ч на 1 кг массы энергии, безопасны как для людей, так и для экологии, а также их стоимость на 30% дешевле стандартных аккумуляторов. Разработки в области батарей нового поколения является значимым для экономически-индустриального развития страны в различных областях: от создания малых устройств и гаджетов до крупных систем, таких как ветряные и солнечные электростанции, автомобили и.т.д.

Field of application (in Kazakh) : Литий-күкірт батареяларының сыйымдылығы литий-ионды батареяларға қарағанда 3-5 есе жоғары, 1 кг энергия массасына 350 Вт сағ дейін сақтай алады, адамдар үшін де, экология үшін де қауіпсіз, сонымен қатар олардың құны стандартты батареяларға қарағанда 30% арзан. Жаңа буын батареяларын дамыту елдің экономикалық және индустриялық дамуы үшін әр түрлі салаларда маңызды: шағын құрылғылар мен гаджеттерді жасаудан бастап жел және күн электр станциялары, автомобильдер және т. б. сияқты ірі жүйелерге дейін.