Создание и комплексное исследование электродных материалов для металл-ионных аккумуляторов.

Руководитель направления: к.х.н. Олег Андреевич Дрожжин drozhzhin@hotmail.com

Основное направление: Создание и комплексное исследование материалов для металл-ионных аккумуляторов.

Исследования проводятся в области неорганического синтеза, кристаллохимии, рентгеновской дифракции, материаловедения, электрохимии. Основное внимание уделяется следующим задачам: 1) направленный кристаллохимический дизайн новых неорганических материалов для электродов литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов, 2) разработка перспективных методов синтеза материалов, обеспечивающих их привлекательные электрохимические характеристики, 3) исследование трансформации кристаллической структуры и валентного состояния катионов в ходе электрохимических процессов в режиме operando, 4) масштабирование методов синтеза материалов до полупромышленного уровня, создание прототипов аккумуляторов.

Возможно последовательное выполнение курсовых работ и диплома по разным дисциплинам в рамках единой тематики:

Неорганика: синтез и исследование электродных материалов для металл-ионных аккумуляторов. Изучение влияния условий синтеза на электрохимические характеристики

Физхимия: анализ диффузионных характеристики материалов, трансформации кристаллической структуры при протекании электрохимического процесса. Разработка новых типов электролитов для металл-ионных аккумуляторов

Диплом: все вышеперечисленное.

Имеющееся оборудование:

  1. Рентгеновский дифрактометр D8 Advance производства Bruker, Германия – фазовый анализ образцов, уточнение кристаллической структуры, operando электрохимические эксперименты.
  2. Рентгеновская камера Гинье высокого разрешения Huber G670 ImagePlate, Германия — фазовый анализ образцов, уточнение кристаллической структуры.
  3. Планетарная мельница FRITSCH 05.102 производства FRITSCH, Германия – гомогенизация реакционной смеси, измельчение полученных образцов, приготовление композитов с углеродом или источником углерода.
  4. Перчаточные боксы MB 120 B-G производства mBraun, Германия – приготовление электролитов, сборка электрохимических ячеек.
  5. Электропечи сопротивления шахтные, камерные, трубчатые производства Россия, Германия – отжиг образцов в различных газовых атмосферах.
  6. Термоанализатор STA 449 С Jupiter производства Netzsch, Германия  (в т.ч. низкотемпературная ДСК приставка DSC 204 производства Netzsch, Германия) – определение количества углерода в образцах, определение термической устойчивости материалов, определение состава исходных прекурсоров.
  7. Сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM6490LV, Япония (в т.ч. приставка для энергодисперсионного анализа INCA, Англия) – анализ морфологии образцов, количественный анализ состава материалов.
  8. Реакторы для гидро- и сольвотермального синтеза Parr, TOPTION Instrument, а также собственного изготовления – проведение гидро- и сольвотермальных синтезов в широком диапазоне температур (25-300оС) и давлений (1-250 атм.).
  9. Электрохимические ячейки собственного дизайна и изготовления – проведение электрохимических экспериментов.
  10. Ряд гальваностатов-потенциостатов (Biologic, Autolab, Elins – Франция, Нидерланды, Россия) с различными диапазонами силы тока, потенциалов, скоростей развертки и т.д. – проведение всего спектра электрохимических экспериментов.
  11. Мессбауэровские спектрометры (типа MS-1104 Em) и источники гамма-излучения (57Co, 119mSn), а также малогабаритный криогенный комплекс пр-ва ВНИИФТРИ, гелиевый криостат SHI-850-5 пр-ва JANIS RESEARCH и печь MBF-1100-TR (Wissenschaftliche Elektronic GMBH), позволяющие проводить мессбауэровские измерения в диапазоне температур 4.2 – 1100 К — мессбауэровские измерения.

В распоряжении группы также имеется необходимое оборудование для приготовления образцов (весы, гидравлические прессы, вакуумные системы оригинальных конструкций, оборудование для работы с кварцевыми ампулами). Группа имеет лицензии на базы данных порошковой дифракции ICDD PDF-2 и PDF-4 и структурную базу данных неорганических соединений ICSD.

Группа поддерживает тесное научное сотрудничество с различными организациями в России (Сколтех)  и за рубежом (ESRF (Франция), MPI (Германия) EMAT (Бельгия) и др.)

Репрезентативные статьи:

Drozhzhin, O.A., Tereshchenko, I.V., Emerich, H., Antipov, E.V., Abakumov, A.M., Chernyshov, D. An electrochemical cell with sapphire windows for operando synchrotron X-ray powder diffraction and spectroscopy studies of high-power and high-voltage electrodes for metal-ion batteries (2018) Journal of Synchrotron Radiation, 25 (2), pp. 468-472.

Drozhzhin, O.A., Shevchenko, V.A., Zakharkin, M.V., Gamzyukov, P.I., Yashina, L.V., Abakumov, A.M., Stevenson, K.J., Antipov, E.V. Improving salt-to-solvent ratio to enable high-voltage electrolyte stability for advanced Li-ion batteries (2018) Electrochimica Acta, 263, pp. 127-133.

Sharikov, F.Y., Drozhzhin, O.A., Sumanov, V.D., Baranov, A.N., Abakumov, A.M., Antipov, E.V. Exploring the Peculiarities of LiFePO4 >Hydrothermal Synthesis Using in Situ Calvet Calorimetry (2018) Crystal Growth and Design, 18 (2), pp. 879-882.

Tereshchenko, I.V., Aksyonov, D.A., Drozhzhin, O.A., Presniakov, I.A., Sobolev, A.V., Zhugayevych, A., Striukov, D., Stevenson, K.J., Antipov, E., Abakumov, A.M. The Role of Semilabile Oxygen Atoms for Intercalation Chemistry of the Metal-Ion Battery Polyanion Cathodes (2018) Journal of the American Chemical Society, 140 (11), pp. 3994-4003.

Drozhzhin O.A., Tereshchenko I.V., Antipov E.V. Novel synthetic approaches to LiCoBO3 cathode material and its electrochemical properties  (2017) Ceramics International, Pergamon Press Ltd. (United Kingdom), 43, p. 4670-467.

Karakulina, O.M., Khasanova, N.R., Drozhzhin, O.A., Tsirlin, A.A., Hadermann, J., Antipov, E.V., Abakumov, A.M.  Antisite Disorder and Bond Valence Compensation in Li2FePO4F Cathode for Li-Ion Batteries  (2016) Chemistry of Materials, 28 (21), pp. 7578-7581.

Alekseeva, A.M., Drozhzhin, O.A., Dosaev, K.A., Antipov, E.V., Zakharov, K.V., Volkova, O.S., Chareev, D.A., Vasiliev, A.N., Koz, C., Schwarz, U., Rosner, H., Grin, Y., New superconductor LixFe1+δSe (x ≤ 0.07, Tc up to 44 K) by an electrochemical route (2016) Scientific Reports, 6, 25624.

Drozhzhin, O.A., Sumanov, V.D., Karakulina, O.M., Abakumov, A.M., Hadermann, J., Baranov, A.N., Stevenson, K.J., Antipov, E.V. Switching between solid solution and two-phase regimes in the Li1-xFe1-yMnyPO4 cathode materials during lithium (de)insertion: Combined PITT, in situ XRPD and electron diffraction tomography study (2016) Electrochimica Acta, 191, pp. 149-157.

Comments are closed.