Лаборатория гибридных материалов для электрохимических накопителей энергии

Лаборатория работает с гибридными материалами для электрохимических накопителей энергии.

Углеродные наноматериалы (нанотрубки, графен, мезопористый углерод, сажа, нановолокна) являются наиболее перспективными электродными материалами для суперконденсаторов и Li-ионных батарей. Их важные характеристики – высокая удельная площадь поверхности, размер и количество пор, стабильность, многообразие структур и проводимость, а также участие материала в электрохимических процессах – способствуют увеличению электрохимических показателей и требуют тщательного изучения.

Увеличение функциональности углеродных наноматериалов можно получить при создании гибридных материалов (покрытие углеродных наноматериалов оксидами переходных металлов, электропроводящими полимерами, пиролитическим углеродом) и активации поверхности электродных материалов (химической и электрохимической).

Современные и перспективные методы синтеза и модификации – CCVD-, гидротермальный, термобарический и «мокрый» синтез, механическая и электрохимическая обработка и т.д.

Основные направления научной работы:

• Методы диагностики электродных материалов

Изучение морфологии, функционального состава и электронного взаимодействия электродных материалов позволяет оптимизировать синтетические подходы и найти оптимальные электрохимические показатели. Исследование морфологии поверхности проводятся с помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии, измерения удельной поверхности. Функциональный состав исследуется с помощью спектроскопии координационного рассеяния, инфракрасной и рентгеновской фотоэлетронной спектроскопии Важной задачей является исследование электронного состояния электродных материалов в процессе накопления и отдачи заряда, а так же изменения их функционального состава, так как это позволит решить как фундаментальные задачи понимания процессов в двойном слое, так и максимально оптимизировать морфологию и функциональный состав электродных материалов.

• Исследование электрохимических свойств
  

Циклическая вольтамперометрия позволяет определить многие характеристики материала (удельная емкость и энергия) и исследовать происходящие в электродном материале реакции в процессе его работы. Заряд-разрядные станции позволяют рассчитать емкость и стабильность материала. Импеданс-спектроскопия дает информацию о процессах переноса заряда в материале, электролите и на границе раздела фаз. В некоторых случаях (например, Li-ионные батареи и конденсаторы с органическими электролитами) требуется работа в бескислородной среде, для чего используется аргоновый перчаточный бокс.

• Создание прототипов устройств
  

Работа лаборатории направлена на создание прототипов высокоемких конденсаторов нового поколения (суперконденсаторов) и Li-ионных батарей. Разнообразие материалов позволяет разработать как устройства высокой мощности и емкости для машин и поездов, так и высокоэффективные, легкие, гибкие электроды для современных гаджетов. Для создания прототипов необходимо не только максимально подробно изучить свойства материалов, но и подобрать оптимальные компоненты устройств – это электролит, обкладки, корпуса, сепараторы, схема сборки, для чего исследуются методы нанесения, сушки, прессования материалов и сборки устройств.

Заведующая лабораторией: кандидат химических наук Федоровская Екатерина Олеговна 

Факультет естественных наук НГУ, кафедра аналитической химии 

Партнеры 
Universite Paul Sabatier, (Тулуза, Франция) 
Beijing university of chemical technology (Китай)
Lappeenranta University of Technology (Финляндия)
Institute of Materials, (Нант, Франция)