name: Влияние состава и свойств электролитов и электродов на электрохимические характеристики литий-серных аккумуляторов. Экспериментальные исследования и моделирование
keyword_list: Нейронные сети Моделирование Удельная энергия Сольватация Сульфолан Трифторметансульфонат лития Перхлорат лития Полисульфиды лития Электролит Литий-серный аккумулятор
abstract: Объектами исследований были электрохимические литий-серные ячейки с электролитами и серными электродами различного состава, растворы перхлората и трифторметансульфоната лития в сульфолане. 
  Целью работы было установление взаимосвязей между составом электролитов и электродов и закономерностями электрохимического восстановления серы; разработка модельных подходов, позволяющих на основе физико-химических и электрохимических свойств компонентов электрохимической системы оценить характеристики литий-серных аккумуляторов – удельную энергию, удельную мощность, длительность циклирования.
  Методология и методы исследований. Закономерности процессов электрохимического восстановления серы были изучены методами гальваностатического циклирования, спектроскопии электрохимического импеданса, вычислительного эксперимента. 
  Впервые изучено влияние концентрации и природы аниона фоновых солей электролитов на глубину электрохимического восстановления серы в литий-серных аккумуляторах, предложена формула для расчёта минимального количества электролита, необходимого для полного электрохимического восстановления серы в литий-серных аккумуляторах, исходя из концентрации фоновой соли в электролите и состава сольватных комплексов полисульфидов лития, образующихся на первой стадии электрохимического восстановления серы; показана возможность прогнозирования изменения характеристик литий-серных аккумуляторов в процессе длительного зарядно-разрядного циклирования с помощью моделей на основе искусственных нейронных сетей; обнаружено, что скорость и глубина электрохимических превращений серы и полисульфидов лития – промежуточных продуктов её восстановления в литий-серных аккумуляторных ячейках определяется природой аниона фоновых солей и уменьшается с увеличением их основности; разработаны методология и программное обеспечение, позволяющее на основании экспериментальных данных рассчитывать параметры аккумуляторов: разрядную и зарядную ёмкости, среднее разрядное напряжение, внутреннее сопротивление, кулоновскую и энергетическую эффективность циклирования, длительность циклирования, скорость изменения толщины электродов в процессе циклирования; производить визуализацию результатов исследований; строить функциональные зависимости, усреднять экспериментальные данные параллельных исследований. Теоретическая значимость исследования заключается в: установлении механизма влияния состава электролита на закономерности электрохимических превращений серы и полисульфидов лития в пористых электродах, выявлении взаимосвязей между физико-химическими свойствами электролитов, электродов и удельной энергией литий-серных аккумуляторов, объяснении причин колоколообразной формы зависимостей ёмкости литий-серных ячеек от толщины серных электродов.
  Внедрение: Результаты диссертационной работы могут быть использованы в научной работе широкого круга организаций, занимающихся исследованиями и разработкой не только литий-серных аккумуляторов, но и других химических источников тока, в частности, в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Институте проблем химической физики РАН, Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, Национальном исследовательском университете (МЭИ) и др.
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Хурсан
chairman_dissertation_council.patronymic: Леонидович
chairman_dissertation_council.position: заместитель директора по науке УфИХ УФИЦ РАН
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: F-6262-2016
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7006309657
chairman_dissertation_council.rinc_id: 51209
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Вадим
organization_supervisor.surname: Захаров
organization_supervisor.patronymic: Петрович
organization_supervisor.position: Руководитель
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 31.15.31
rubrics.name: Растворы
rubrics.code: 31.15.33
rubrics.name: Электрохимия
oecds.code: 01.04.HQ
oecds.name: ELECTROCHEMISTRY
oecds.code: 01.04.EI
oecds.name: CHEMISTRY, PHYSICAL
speciality_codes.name: Физическая химия
speciality_codes.code: 02.00.04
supervisors.fio: Кузьмина Е.В.
supervisors.scientific_degree: Кандидат химических наук
supervisors.speciality_code: Физическая химия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Бушкова, О.В.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Физическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Иткис, Д.М.
opponents.scientific_degree: Кандидат химических наук
opponents.speciality_code: Электрохимия
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: УФИЦ РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ УФИМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1030204207582
protection_organization.supervisor_name: ВАДИМ
protection_organization.supervisor_surname: ЗАХАРОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ПЕТРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: УФИЦ РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ УФИМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1030204207582
author_organization.supervisor_name: ВАДИМ
author_organization.supervisor_surname: ЗАХАРОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ПЕТРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения