Волоколамское ш., д. 4, Москва, 125993
Слепцов Владимир Владимирович — доктор техн. наук, профессор, зав кафедрой радиоэлектроники, телекоммуникаций и нанотехнологий
4 Volokolamskoe Highway, Moscow 125993
Vladimir V. Sleptsov — Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of Radio Electronics, Telecommunications and Nanotechnology
Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049
Кожитов Лев Васильевич — доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры технологии материалов электроники
4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049
Lev V. Kozhitov — Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Technology of Materials of Electronics
Волоколамское ш., д. 4, Москва, 125993
Дителева Анна Олеговна — старший преподаватель, кафедра радиоэлектроники, телекоммуникаций и нанотехнологий
4 Volokolamskoe Highway, Moscow 125993
Anna O. Diteleva — Senior Lecturer, Department of Radio Electronics, Telecommunications and Nanotechnology
Волоколамское ш., д. 4, Москва, 125993
Кукушкин Дмитрий Юрьевич — канд. техн. наук, доцент, кафедра радиоэлектроники, телекоммуникаций и нанотехнологий
4 Volokolamskoe Highway, Moscow 125993
Dmitry Yu. Kukushkin — Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Radio Electronics, Telecommunications and Nanotechnology
ул. Железнодорожная, д. 24, Подольск, 142103
Попкова Алёна Васильевна — старший научный сотрудник
24 Zheleznodorozhnaya Str., Podolsk 142103
Alena V. Popkova — Senior Researcher
Разработаны физико-химические основы базовых конструкций и технологий производства перспективных электролитических ячеек для накопления электрической энергии с удельной энергоемкостью для многоразовых ячеек — 350—500 Вт ⋅ ч/кг на первом этапе и 1000 Вт ⋅ ч/кг на втором. Наряду с традиционными химическими источниками тока и ионисторами появляются сверхъемкие конденсаторные структуры с тонким диэлектриком в двойном электрическом слое и гибридные конденсаторы, в которых энергия накапливается как в двойном электрическом слое, так и за счет протекания электрохимических процессов. Такой подход позволяет снизить внутреннее сопротивление электролитических ячеек, что приводит к уменьшению тепловыделения в процессе работы и, соответственно увеличению удельной энергоемкости, безопасности эксплуатации, снижению времени зарядки, а также обеспечению роста удельной мощности. Перспективным анодом является наноструктурированный электродный материал, который представляет собой матрицу на основе углерода, заполненную наноструктурированным химически активным материалом. Перспективными материалами для заполнения углеродной матрицы являются Li и его сплавы, Si, Al, Na, Sn, Mg, Zn, Ni, Co, Ag, а также ряд других материалов и их соединений. Исследовано влияние на удельную энергоемкость удельной площади углеродного материала, диэлектрической проницаемости, добавления химически активного вещества. Рассчитаны теоретические значения удельной энергоемкости гибридных конденсаторов с металл-воздушной системой. Разработан тонкопленочный технологический комплекс, обеспечивающий создание нового поколения электродных материалов, конструкция которых представляет собой углеродную матрицу с высокоразвитой поверхностью, в которой находится туннельнотонкий диэлектрик, на поверхности которого размещен химически активный материал.
The physicochemical foundations of the basic structures and technologies for the production of promising electrolytic cells for the accumulation of electrical energy with a specific energy intensity for reusable cells of 350–500 W ⋅ h/kg at the first stage and 1000 W ⋅ h/kg at the second stage have been developed. Along with traditional chemical current sources and ionistors, supercapacitive capacitor structures with a thin dielectric in a double electric layer and hybrid capacitors appear, in which energy is accumulated both in a double electric layer and due to electrochemical processes. This approach makes it possible to reduce the internal resistance of electrolytic cells, which leads to a decrease in heat generation during operation and, accordingly, an increase in specific energy consumption, operational safety, a decrease in charging time, and an increase in specific power. A promising anode is a nanostructured electrode material, which is a carbon-based matrix filled with a nanostructured reactive material. Promising materials for filling the carbon matrix are Li and its alloys, Si, Al, Na, Sn, Mg, Zn, Ni, Co, Ag, and a number of other materials and their compounds. The influence of the specific area of the carbon material, dielectric constant, addition of a chemically active substance on the specific energy consumption has been studied. The theoretical values of the specific energy capacity of hybrid capacitors with a metal-air system are calculated. A thin-film technological complex has been developed that ensures the creation of a new generation of electrode materials, the design of which is a carbon matrix with a highly developed surface, in which there is a tunnel-thin dielectric, on the surface of which a chemically active material is placed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.