ИСТИНА

Определение электрохимических свойств прототипов литий- и натрий-ионных аккумуляторов на основе неграфитизируемого углерода (НУ), полученного из лузги подсолнечника.

The project will determine the electrochemical properties of non-graphitizable carbon (hard carbon or HC) in lithium-ion and sodium-ion full cells and pouch cells. Sunflower husks will serve as a precursor. As a comparison, commercial HC and lab-obtained HC through hydrothermal carbonization will be used. The prospect of using sunflower husks for the manufacture of anode materials will be considered. Special attention will be paid to the operation of prototypes at high current densities.

1.Описание ключевых результатов проведенных литературных исследований; 2.Результаты электрохимических исследований полных ячеек типа coin cell, однослойных и многослойных прототипов литий-ионных аккумуляторов. Сравнение следующих систем: катодный материал – LFP, анодные материалы – графит, HC_L, HC_G, HC_Gelon; 3.Результаты электрохимических исследований полных ячеек типа coin cell, однослойных и многослойных прототипов натрий-ионных аккумуляторов. Сравнение следующих систем: a) катодный материал – Na3V2(PO4)3 (NVP), анодные материалы –HC_L, HC_G, HC_Gelon; 4.Оценка емкости, кулоновской эффективности, энергоемкости, циклируемости и мощностных характеристик полных ячеек типа coin cell, однослойных и многослойных прототипов литий- и натрий-ионных аккумуляторов. 5.Оценка перспективности использования неграфитизируемого углерода из лузги подсолнечника как анодного материала в натрий- и литий-ионных аккумуляторах.

Научный коллектив является частью Лаборатории материалов для электрохимических процессов (зав.лаб. – к.х.н. О.А. Дрожжин) кафедры электрохимии Химического факультета МГУ М.В. Ломоносова. Данный научный коллектив обладает уникальной комбинацией научных компетенций и объединяет в своем составе специалистов всех направлений, необходимых для успешной разработки прототипов металл-ионных аккумуляторов: специалистов в области неорганических материалов, углеродных материалов, органических полимеров и электрохимии.

В рамках данного проекта было продемонстрировано, что неграфитизируемый углерод из лузги обладает схожими характеристиками, что и коммерческий неграфитизируемый углерод как в натриевой, так и в литиевой системе. Также было показано, что энергоемкость собранных ячеек сопоставима с такой у системы с графитом и даже превосходит ее на высоких плотностях тока разряда. Полные ячейки на основе неграфитизируемого углерода из лузги демонстрируют стабильной длительное циклироваение (сохранение емкости 86% на протяжении 1000 циклов 1С). Но при этом основным ограничивающим фактором этого материала является низкая начальная кулоновская эффективность (НКЭ) 75% в литиевой системе. При этом мы показали, что с помощью оптимизации состава электролита и режима заряда можно повысить это значение до 80% при этом увеличив обратимую емкость с 200-250 мАч/г вплоть до 400-480 мАч/г. В натриевой системе этот материал уже демонстрирует удовлетворительные характеристики (НКЭ 85% и 250-300 мАч/г) для дальнейшего улучшения этих характеристик в литий-ионной системе вероятно требуются другие подходы к синтезу этого материла или другие техники предобработки.