As an alternative to lithium-ion batteries, innovative sodium-ion batteries have been identified as a safe, harmless and cost-effective technology necessary to realize the green transition. However, it is known that they have a lower energy density and that at high voltages there is a deterioration in their performance, which in turn leads to a decrease in their capacity and increases the risk of self-ignition. Our main objective is to develop a methodology to investigate side reactions between high-voltage oxide electrodes and standard sodium electrolytes in sodium-ion batteries. Understanding these processes is critical to improving battery stability and safety. The innovation of the project is the introduction of a symmetrical electrochemical cell, in order to avoid the use of the traditional metallic sodium electrode. To achieve the goal, oxide electrodes will be synthesized, to be employed for the construction of a symmetrical electrochemical cell. The products of electrolyte-electrode interaction will be identified by electron paramagnetic resonance as well as by molecular modeling. The obtained results will provide valuable information about the electrolyte degradation products, which in turn is important for controlling the life of the battery during its use or storage. The dissemination of the results is aimed at both the scientific and the public audience, to the business circles and companies that have already expressed an interest in the topic of research. The project represents, on the one hand, an initial stage of the career development of M.Sc. Georgi Vassilev, external to the BAS system, and on the other hand, it will have a positive effect on the innovation capacity of BAS, and in particular of IGIC, in the field of green technologies and resource efficiency.
Activities
Activity
Contracted Amount
Reported Amount
Провеждане на независимо научно-изследване в областта на безопасни натриево-йонни батерии, като част от зелените технологии и ресурсна ефективност : Целта е да се разширят практическите умения на специализанта, като придобие опит в електрохимичната техника, работа в сух ръкавичен бокс, целенасочен неорганичен синтез, практика в областта на ЕПР и охарактеризиране на твърдотелни образци.
Дейността включва поредица от взаимообвързани задачи:
• Синтез на оксидни електроди на основата на натриево-никелово-манганови оксиди. Ще се използва методът на съутаяване за получаване на прекурсори на основата на смесени никелово-манганови карбонати. Крайният продукт се образува чрез механохимично смесване на съутаените катбонати с натриев хидроксид и последващо термично разлагане при 700 оС. Този метод е подбран, тъй като позволява получаването на сферични оксидни агрегати, които са най-подходящи при последващо изготвяне на електродите.
• Подготовка на електроди чрез използване на активна маса от получените оксиди. Сглобяване на натриево-йонни полуклетки и подготовката им за самостоятелна работа. Едната полуклетка ще бъде спряна в заредено състояние, а другата – в разредено. Двете полуклетки ще се разглобят и оксидните електроди ще се отделят. Всички процедури се извършват в сух ръкавичен бокс с контролирана кислородна среда и влага.
• Асемблиране на симетрична цяла клетка с двата отделени от полуклетките електроди. Като електролит ще се използва 1 М разтвор на натриев хексафлуорофосфат в пропилен карбонат. Работата се извършва отново в сух ръкавичен бокс.
• Циклиране на симетричната клетка до прагови стойности на потенциалната разлика и капацитета.
• След електрохимичните експерименти, симетричната клетка се разглобява в сух ръкавичен бокс и нейните компоненти (електроди и сепаратор) се подготвят за изследване с ЕПР.
• Молекулно моделиране с методите на квантовата химия на процесите и техните продукти, при което ще се направи оценка на енергетиката и теоретична преценка за кинетиката на протичащите взаимодействия, като по този начин се изяснят механизмите на протеклите реакции.
Всички дейности ще се изпълняват Лаборатория по интерметалиди и интеркалационни материали към ИОНХ-БАН, която ще осигури нужната апаратура и консумативи.
Успоредно с научно-изследователската дейност е предвидено да се извършат активни дейности за разпространение на резултатите. Целта е да се постигне максимална информираност за полученото финансиране от ПВУ, Стълб Иновативна България, Компонент 2, Инвестиция С2I2. Дейности по разпространение на резултатите по проекта са структурирани въз основа на целевите групи, към които е насочена информацията:
А. Научната общност. Резултатите ще бъдат разпространявани динамично по време на целия проект на различни нива: в рамките и извън проекта. В рамките на проекта ще се организират всяка седмица регулярни срещи между ръководителя на проекта и специализанта за докладване и дискутиране на получените резултати. Извън проекта, получените резултати от научноизследователската дейност ще бъдат представени на научна конференция „Климентови дни‘2024 – научна сесия на ФХФ-СУ, както и пред научния колоквиум на ИОНХ-БАН и пред фирмите и сдруженията, заявили интерес към дейностите по проекта. Ще бъде подготвен и проект за публикация в специализирано международно научно списание.
Б. Широката общественост. Тази целева група е най-разнородна и затова ще се използват различни комуникационни канали, а именно публикуване на информация на интернет страницата на ИОНХ-БАН; изготвяне на лого на проекта, социални мрежи.
В. Бизнес средите. Като първа мярка ще се използват каналите за разпространение на информацията на фирмите и сдруженията, заявили своята подкрепа към проекта: „Елемент Пауър Груп“ ООД, София Констръкшън Системс Къмпани ЕООД, Балкански водороден клъстер. Също така ще бъдат организирани отворени срещи за запознаване с резултатите от проекта и засилване на комуникацията с бизнес средите.
5 726.47
10 772.80
Notes:
System.Threading.Tasks.Task`1[Microsoft.AspNetCore.Html.HtmlString]
Elements in light blue allow detailed view when selected
All amounts are in euro (EUR) / 1 EUR = 1,95583 BGN
