КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 21-79-00150

НазваниеТеоретическое предсказание устойчивости растворов электролитов под воздействием напряжения на электродах

Руководитель Орехов Максим Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-304 - Электрофизические процессы в жидкостях, газах и твердых диэлектриках

Ключевые слова растворы электролитов, молекулярное моделирование

Код ГРНТИ29.17.29

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Развитие технологий аккумуляторных батарей играет важнейшую роль для разработки возобновляемых источников энергии, автономного электротранспорта, мобильной электроники. Улучшение характеристик систем хранения энергии требует разработки новых материалов электродов, электролитов и мембран аккумуляторов. В данном проекте рассмотрена проблема оптимизации материалов раствора электролита. Основным недостатком растворителей, использующихся в современных аккумуляторных батареях является деградация под воздействием напряжения на электродах. Данная проблема является ключевой для ряда перспективных систем. Для Mg/Ca — ионных, литий-воздушных аккумуляторов и литий ионных аккумуляторов с кремниевым анодом эти проблемы могут приводить к полной неработоспособности системы. В случае коммерчески доступных литий-ионных аккумуляторов это приводит к снижению емкости с циклами перезарядки. Экспериментальный поиск новых растворителей, способных решить эту проблему, ограничен высокой сложностью и стоимостью проведения большого числа экспериментов с различными жидкостями. Активно развивается направление применения молекулярного моделирования для поиска новых электрохимически устойчивых растворителей. Для этого используются первопринципные расчеты и методы машинного обучения. Оба эти метода ограничены описанием свойств изолированных молекул. Для первопринципных методов это обусловлено высокой вычислительной сложностью, не позволяющей проводить расчеты для большого числа частиц. Методы машинного обучения требуют для параметризации достаточно большие массивы данных, доступные только для газовой фазы. Однако, для разработки аккумуляторных электролитов необходимо предсказание химической устойчивости в конденсированной фазе с учетом наличия растворенных солей и эффектов сольватации. В рамках проекта планируется разработать и применить метод оценки электрохимической устойчивости растворителей, учитывающий влияние растворенных солей, эффекты сольватации и другие многочастичные эффекты. Предлагаемый метод будет основан на достаточно простых, но физически обоснованных приближениях. Как и для методов машинного обучения, высокая точность в данном методе будет достигаться путем оптимизации параметров для воспроизведения большого массива экспериментальных данных. Однако, в отличие от них он будет обладать высокой переносимостью благодаря физической основе модели. Кроме того, построенный метод будет достаточно вычислительно эффективен для быстрой оценки свойств большого массива растворителей, в отличие от первопринципных методов. На основе разработанного метода будет будет проведен поиск растворителей, способных работать в широком диапазоне напряжений на электродах. Для полученных растворителей дополнительно будут определены растворимости солей и отобраны наиболее подходящие кандидаты для экспериментальной проверки пригодности для использования в аккумуляторных системах. По завершению проекта планирует поиск экспериментальных групп, заинтересованных в проверке и дальнейшем изучении отобранных теоретически растворителей.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---