|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Влияние предварительной обработки биомассы на электрохимические свойства неграфитизируемого углерода для натрий-ионных аккумуляторовдипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Бобылёва Зоя Владимировна, Дрожжин Олег Андреевич
- Автор: Султанова Яна Владимировна
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2023
- Аннотация: Неграфитизируемый углерод («Hard Carbon», HC) является наиболее востребованным и перспективным анодным материалом для натрий-ионных аккумуляторов (НИА). HC обладает высокой удельной ёмкостью, демонстрирует привлекательную циклическую стабильность, отличается простотой синтеза и обширным выбором исходного сырья. Перспективным источником материала может служить первичная и вторичная биомасса. Ежегодно на территории Российской Федерации образуется более 7 тысяч тонн отходов масложировой промышенности (лузга, жмых), не имеющих рационального способа утилизации. В связи с этим, целью данной работы стала разработка химического подхода к синтезу неграфитизируемого углерода на основе вторичной биомассы. В качестве исходного сырья были выбраны биоотходы масложировой промышленности (лузга, жмых) и широко используемая микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) в качестве образца сравнения. Были предложены различные методики предобработки исходного сырья, изучено их влияние на состав, микроструктуру и электрохимические свойства неграфитизируемого углерода. Материалы на основе целлюлозы ожидаемо показали впечатляющие электрохимические характеристики (разрядная ёмкость 305 мАч/г и кулоновская эффективность первого цикла (КЭПЦ) выше 90 %). Материалы на основе подсолнечной лузги продемонстрировали характеристики приемлемые для промышленного использования: разрядную емкость 248 мАч/г и КЭПЦ 85 %). Среди образцов на основе подсолнечного жмыха наибольшую разрядную ёмкость (222 мАч/г) продемонстрировал образец, полученный путём двухстадийного синтеза с температурой предварительной карбонизации 150 °C и с последующим отжигом при 1300 °C. При повышении температуры предварительной обработки до 250 °C для образцов неграфитизируемого углерода наблюдалось значительное снижение ёмкости, что можно объяснить повышенным содержанием неорганических примесей в исходном сырье. Проведенное исследование показало, что предварительная обработка источников является необходимой стадией для получения неграфитизируемого углерода на основе биомассы с удовлетворительными электрохимическими свойствами. Стадия предобработки биомассы должна обязательно включать стадию промывки раствором кислоты. Также было тщательно исследовано влияние неорганических примесей на электрохимические свойства материалов. Полученные результаты крайне важны для дальнейшей разработки подходов к использованию биомассы в качестве источника углеродных анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов.
- Добавил в систему: Султанова Яна Владимировна