Направленный дизайн микроструктуры катодных материалов на основе Ni-обогащенных слоистых оксидов переходных металлов и лития (NMC) для литий-ионных аккумуляторов
| Название НИОКТР | Направленный дизайн микроструктуры катодных материалов на основе Ni-обогащенных слоистых оксидов переходных металлов и лития (NMC) для литий-ионных аккумуляторов |
|---|---|
| Аннотация | Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) – стандарт запасания электрической энергии для носимых и портативных устройств, автомобилей с электротягой [10.1038/s41467-020-18736-7]. В связи с расширением области применения ЛИА возникает потребность в повышении их безопасности, энергоемкости, скоростных характеристик (быстрый заряд/разряд), снижении стоимости. Компромиссным вариантом, удовлетворяющим поставленным требованиям, выступает катодный материал на основе смешанного слоистого оксиды Li и переходных металлов (ТМ) LiNixMnyCozO2 (NMCxyz, x+y+z = 1) с высоким (x > 0.6) содержанием Ni (так называемые Ni-rich катодные материалы) и структурой α-NaFeO2 (пр. гр. R3 ̅m). Это обусловлено их высокими электрохимическими характеристиками: высокой удельной разрядной емкостью (до 240 мАч/г в окне потенциалов 2.7 – 4.3 V против Li/Li+ анода) и высокой плотностью энергии (до 800 Втч/кг). Не смотря на высокую плотность энергии, которую могут обеспечить поликристаллические NMC (первичные кристаллиты субмикронного размера, организованные в агломераты сферической формы), их скоростные характеристики и безопасность ниже по сравнению с материалами на основе LiFePO4 (LFP). Гомо- и гетероваленотное замещение в подрешетках TM3+ и Li+ не привело к значимому улучшению указанных свойств материалов [10.1016/j.ensm.2023.102840]. Другой подход – модификация микроструктурной организации первичных частиц в агломератах. Показано, что «радиальная» (rode-like) ориентация первичных частиц в агломератах (кристаллографическое направление [001] перпендикулярно условному радиусу сфероида) приводит к улучшению механической стабильности к растрескиванию, равномерному распределению заряда по границам зерен, повышению скоростных характеристик [10.1039/d0ee02290j; 10.1038/s41467-019-13884-x; 10.1021/acsami.9b12113]. Однако, ввиду кристаллографических особенностей, не все первичные частицы в агломерате могут быть ориентированы радиально – в центре агломерата располагается ядро с «хаотичной» ориентацией первичных частиц, окруженное слоем с «радиально» ориентированными частицами. Такая организация первичных частиц задается еще на стадии синтеза гидроксидного прекурсора по методу со-осаждения и в дальнейшем сохраняется при высокотемпературном литировании. Основная цель проекта заключается в исследовании возможности влияния на толщину «радиального» слоя и через это на основные характеристики катодного материала (механическая устойчивость, скоростные параметры). В рамках проекта, для преодоления поставленной научной проблемы будут решаться следующие задачи: разработать фундаментальные основы создания катодных материалов на основе высоконикелевых NMC c контролируемой толщиной «радиального» слоя первичных частиц; изучить влияние морфологии и микроструктуры агломератов на электрохимические параметры катодных материалов на основе высоконикелевых NMC; Решение поставленных задач откроет новые возможности для создания усовершенствованных катодных материалов и, в последствии, аккумуляторов. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-09-15 |
| Дата окончания | 2027-06-30 |
| Номер контракта | 25-73-00363 |
| Дата контракта | 2025-09-15 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 544-16 539.2:54 |
| Количество просмотров | 3 |
| Руководитель работы | Дихтяр Юрий Юрьевич |
| Руководитель организации | Романова Дарья Александровна |
| Исполнитель | АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СКОЛКОВСКИЙ ИНСТИТУТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-12-23 09:05:34 UTC, 2025-12-23 09:05:34 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | высоконикелевые NMC; микроструктурная организация; Li-ионные аккумуляторы |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Поисковое (ориентированные фундаментальные) исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 31.15.19 - Химия твердого тела |
| OECD | — |
| OESR | Неорганическая и ядерная химия |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |