The object of research, development or design (in Russian) : Электрохимические системы накопления энергии с высокой энергоемкостью на основе композитов полианионных катодов и анодов на основе Ge с углеродными нановолокнами

The object of research, development or design (in Kazakh) : Полианион катодтар мен Ge негізіндегі анодтардың наноталшықты көміртегімен композиттерінің негізіндегі энергия сыйымдылығы жоғары электрохимиялық энергия сақтау жүйелері

Aim of work (in Russian) : Разработка нановолокнистых полианионных катодов и легированных анодных материалов на основе Ge для улучшения электрохимических свойств литий-ионных аккумуляторов как электрохимических систем хранения энергии, совместимых с альтернативными источниками энергии. Кроме того, проект направлен на получение новых фундаментальных знаний, необходимых для дальнейшей разработки подобных материалов.

Aim of work (in Kazakh) : Баламалы энергия көздерімен үйлесімді электрохимиялық энергия сақтау жүйелері ретінде литий-ионды аккумуляторлардың электрохимиялық қасиеттерін жақсарту үшін наноталшықты полианионды катодтар мен Ge негізіндегі легирленетін анод материалдарын әзірлеу. Сонымен қатар, осындай материалдарды одан әрі дамытуға қажетті жаңа іргелі білім алу да мақсат етіледі.

Методы исследования (на русском) : Кристаллические фазы образцов были идентифицированы с помощью рентгеноструктурного анализа (XRD, Miniflex, Rigaku). Химические связи и взаимодействия были анализированы с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, NEXSA, Thermo Scientific) с монохроматическим источником Al Kα, работающим при 25 кВ и 10 мА. Структура углерода анализировали методом Рамановской спектроскопии (Raman Spectroscopy & AFM Combined System - LabRAM, Horiba). Содержание углерода, водорода и азота в конечных образцах было определено с помощью анализатора элементов (CHNS, Elementar, Vario Micro Cube). Морфология образца наблюдалось с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, Carl Zeiss, Crossbeam 540) и энергодисперсионной спектроскопии (EDS) при 30 кВ. Микроструктура образцов была характеризована с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM, JEOL JEM-1400 Plus). Электрохимические свойства образцов оценивались с использованием пуговичных батарей CR2032. Гальваностатические испытания заряда-разряда были проведены с использованием многоканальных тестеров аккумуляторов (BTS4000 Neware). Циклическая вольтаметрия и измерения спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) были выполнены с использованием потенциостата/гальваностата VMP3 (Biologic).

Методы исследования (на казахском) : Үлгілердің кристалдық фазалары рентгендік дифракциялық талдау (XRD, Miniflex, Rigaku) арқылы анықталды. Химиялық байланыстар мен молекулалардың өзара әрекеттесуі 25 кВ пен 10 мА-да істейтін монохромды Al Kα көзі қолданылған рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS, NEXSA, Thermo Scientific) көмегімен зерттелді. Көміртек құрылымы Раман спектроскопиясы арқылы талданды (Raman Spectroscopy & AFM Combined System - LabRAM, Horiba). Ал композиттердегі көміртегінің массалық үлесі элементтер талдауышы (CHNS, Elementar, Vario Micro Cube) арқылы анықталды.Үлгінің морфологиясы сканерлеуші электрондық микроскоп (СЭМ, Carl Zeiss, Crossbeam 540) және 30 кВ-тық энергетикалық дисперсиялық спектроскопия (EDS) көмегімен бақыланды. Үлгілердің микроқұрылымы трансмиссиялық электронды микроскопия (ТЭМ, JEOL JEM-1400 Plus) арқылы сипатталды. Үлгілердің электрохимиялық қасиеттері бөлме температурасында түйме тәрізді CR2032 батареялары көмегімен зерттелді. Гальваностатикалық заряд-разряд сынақтары көп арналы аккумулятор сынағыштарында (BTS4000 Neware) жүргізілді. Циклдік вольтамметрия мен электрохимиялық импеданс спектроскопиясын (EIS) өлшеу VMP3 потенциостат/гальваностат (Biologic) көмегімен орындалды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Полученные результаты в 2024 году показали, что модификация свободностоящих наноталшықты катодов с углеродным покрытием и анодов на основе Ge значительно улучшила их электрохимические свойства. Это открытие позволяет увеличить цикл жизни и возможность быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов, расширяя их потенциал для использования в устройствах с высокой мощностью. Кроме того, оптимизация пористости и содержания углерода в материалах увеличила скорость переноса литий-ионов и общую энергоемкость. Эта технология открывает путь к созданию более эффективных и долговечных литий-ионных аккумуляторов в будущем.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2024 жылы алынған нәтижелерге сәйкес, көміртегімен қапталған дербес наноталшықты катодтар мен Ge негізіндегі анодтардың модификациясы олардың электрохимиялық қасиеттерін айтарлықтай жақсартты. Бұл жаңалық литий-ионды аккумуляторлардың циклдік өмірі мен жылдам зарядталу мүмкіндігін арттыруға мүмкіндік береді, осылайша оларды жоғары қуатты құрылғыларда қолдану әлеуетін кеңейтеді. Сонымен қатар, материалдардың кеуектілігі мен көміртегі мөлшерін оңтайландыру олардың литий иондарын тасымалдау жылдамдығын және жалпы энергия сыйымдылығын жоғарылатты. Бұл технология болашақта тиімді әрі ұзақ мерзімді литий-ионды аккумуляторларды өндіруге жол ашады.

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) : Модификация свободностоящих нановолокнистых катодов с углеродным покрытием и анодов на основе Ge повысила их стабильность и способность к зарядке, улучшив тем самым производительность и долговечность литий-ионных аккумуляторов. Полученные материалы продлили цикл жизни аккумуляторов и обеспечили их стабильную работу при высоких плотностях тока.

Efficiency (in Kazakh) : Көміртегімен қапталған дербес наноталшықты катодтар мен Ge негізіндегі анодтарды модификациялау арқылы олардың тұрақтылығы мен зарядталу мүмкіндігі арттырылып, литий-ионды аккумуляторлардың өнімділігі мен ұзақ мерзімділігі жақсарды. Зерттеу барысында алынған материалдар аккумуляторлардың циклдік өмірін ұзартып, жоғары ток тығыздықтарында тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етті.

Field of application (in Russian) : Высокоемкостные, гибкие системы хранения энергии для носимой и портативной электроники.

Field of application (in Kazakh) : Сыйымдылығы жоғары, киілетін және портативті электроникаға арналған иілгіш энергия сақтау жүйелері.