Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ 2021-2023 жылдарға арналған гранттық қаржыландыру конкурсы аясында «Натрий-иондық аккумуляторлардың катодтарының белсенді материалының модификациялық жабындарының интеркалация кинетикасына әсер ету механизмін құру» ғылыми-техникалық бағдарламасын жүзеге асыруда. 

Жобаның мақсаты: Катодты белсенді материалдың нашар өткізгіш бөлшектерінің бетінің түрлендіретін жабындының қасиеттерінің материал фазасының қайтымды интеркаляциясы кезінде ол арқылы зарядтың өту процестеріне әсерін анықтау.

Жоба жетекшісі – Мальчик Федор Игоревич доцент, PhD, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ Электрохимиялық өндіріс зертханасының меңгерушісі. Ғылыми жобаның командасына жас мамандар, ҚазҰУ-дың 1 курс докторанттары тартылған. 

Жобаның өзектілігі металл-иондық аккумуляторлардағы пайдаланылған және әзірленген катодтық материалдардың негізгі бөлігінің электрохимиялық процесте зарядтардың қозғалысына кедергі келтіретін нашар өткізгіш фаза болып табылатындығында. Бұл төмен қуат көрсеткіштеріне және циклдеу тиімділігінің төмендеуіне алып келеді. Бұл әсерді тегістеу үшін зарядты беттің кез келген нүктесіне жеткізуді қамтамасыз ететін электронды өткізгіш қабатымен электроактивті материалдың бөлшектерін жабу кеңінен қолданылады. 

Интеркалация кезінде электрохимиялық түрлендіру, сонымен қатар фаза ішінде катионды тасымалдауды және заряд тасымалдауды қажет ететін болғандықтан, бұл мәселені толық шешуге көмектеспейді. Сондықтан, электродтық материалдарды зерттеу тиімділігін арттыру үшін нашар өткізгіш материалдарға интеркалациялау кезіндегі процестердің табиғатын егжей-тегжейлі қарастыру өте қажет. 

Жоба нәтижесінде электрөткізгіш жабындардың қатысуымен натрий-ионды батареяларға арналған нашар өткізгіш полисульфатты және полифосфатты катодты материалдарға натрий иондарының интеркаляция-деинтеркалациялану процесінің моделі әзірленеді. 

Зерттеу нәтижелері катодты материалдардағы натрийдің интеркаляция-деинтеркалациялану процестеріндегі өткізгіш жабындардың рөлін түсінуге мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде нәтижесінде жоғары зарядты-разрядтық токтарда олардың сыйымдылығын жақсартатын полианионды материалдардың нашар өткізгіштігі мәселесін шешуге мүмкіндік береді.