ВЛИЯНИЕ СОЛЬВАТНОГО ОКРУЖЕНИЯ КАТИОНА ЛИТИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДИАПАЗОН РАБОТЫ ГЕЛЬ-ЭЛЕКТРОЛИТОВ ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

  • К. Г. Хатмуллина Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • А. В. Юдина Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • Г. З. Тулибаева Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • А. А. Слесаренко Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • Н. А. Слесаренко Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • А. В. Черняк Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
  • О. В. Ярмоленко Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2025691.6
Ключевые слова: полимерный электролит, ПЭГДА, EMIBF4, диоксолан, диглим, тетраглим, этиленкарбонат, литиевые источники тока

Аннотация

Работа посвящена разработке полимерных электролитов для литиевых источников тока с широким окном рабочих температур. Ранее была разработана трехмерная матрица из диакрилата полиэтиленгликоля (ПЭГДА), в которую был помещен раствор соли LiBF4 в этиленкарбонате и ионной жидкости 1-этил-3-метилимидазолия тетрафторборат (EMIBF4), которая не имеет давления насыщенных паров и термоустойчива вплоть до 350 °С, но коэффициенты диффузии лития были низки. В данной работе для сольватирования катионов лития в конкурентной среде были использованы такие органические растворители, как диоксолан (ДОЛ), диглим, тетраглим и для сравнения этиленкарбонат (ЭК). Сольватные оболочки подбирали по результатам оптимизации квантово-химического моделирования. Общую ионную проводимость и ее кинетику измеряли методом электрохимического импеданса. Термическую стабильность полимерных электролитов измеряли методом ТГА. Подвижность целевых катионов лития измеряли методом ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля. Показано, что в полимерном электролите с сольватом Li+(ЭК)4, общая проводимость выше, но подвижность катиона лития минимальная. Далее подвижность 7Li при 21 °С увеличивается в ряду Li+(ЭК)4 <Li+(тетраглим) <Li+(ДОЛ)4 <Li+(диглим)2. Таким образом, состав на основе ПЭГДА, EMIBF4 с введением сольватов Li+(диглим)2 является перспективным для создания литиевых аккумуляторов.

Литература

Pei Y., Zhang Y., Ma J., Fan M., Zhang S., Wang J. Mater. Today Nano. 2022. 17. P. 100159. DOI: 10.1016/j.mtnano. 2021.100159.

Tripathi A.K. Mater.Today Energy. 2021. 20. P. 100643. DOI: 10.1016/j.mtener.2021.100643.

Correia D.M., Fernandes L.C., Martins P.M., García‐Astrain C., Costa C.M. Reguera J.,Lanceros‐Méndez S. Adv. Funct. Mater. 2020. 30. P. 1909736. DOI: 10.1002/adfm.201909736.

Borodin O., Olguin M., Ganesh P., Kent P.R.C., Allen J.L., Henderson W.A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 164–175. DOI: 10.1039/ C5CP05121E.

Rabadanov K.Sh., Gafurov M.M., Akhmedov M.A., Rabadanova D.I., Magomedova A.G. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 5. P. 36–42. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6967.

Khatmullina K.G., Slesarenko N.A., Chernyak A.V., Baymuratova G.R., Yudina A.V., Berezin M.P., Tulibaeva G.Z., Slesarenko A.A., Shestakov A.F., Yarmolenko O.V. Membranes. 2023. 13(6). P. 548. DOI: 10.3390/membranes13060548.

Slesarenko N.A., Chernyak A.V., Khatmullina K.G., Baymuratova G.R., Yudina A.V., Tulibaeva G.Z., Shestakov A.F., Volkov V.I., Yarmolenko O.V. Membranes. 2023. 13. P. 776. DOI: 10.3390/membranes13090776.

Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Phys. Rev. Lett. 1996. 77. P. 3865–3868. DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865.

Laikov D.N. Chem. Phys. Lett. 1997. 281. P. 151–156. DOI: 10.1016/S0009-2614(97)01206-2.

Slesarenko A.A., Baymuratova G.R., Slesarenko N.A., Tulibaeva G.Z., Yudina A.V., Yarmolenko O.V. Ros. Khim. Zh. 2023. V. 67. N 4. P. 43–47. DOI: 10.6060/RCJ.2023674.8.

Yarmolenko O.V., BaymuratovaG.R., Tulibaeva G.Z., Yudina A.V., Yakushchenko I.K., Shestakov A.F. Ros. Khim. Zh. 2023. V. 67. N 4. P. 54–58. DOI: 10.6060/RCJ.2023674.10.

Опубликован
2025-02-23
Как цитировать
Хатмуллина, К., Юдина, А., Тулибаева, Г., Слесаренко, А., Слесаренко, Н., Черняк, А., & Ярмоленко, О. (2025). ВЛИЯНИЕ СОЛЬВАТНОГО ОКРУЖЕНИЯ КАТИОНА ЛИТИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДИАПАЗОН РАБОТЫ ГЕЛЬ-ЭЛЕКТРОЛИТОВ ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА. Российский химический журнал, 69(1), 30-34. https://doi.org/10.6060/rcj.2025691.6
Выпуск
Том 69 № 1 (2025)
Раздел
Статьи