TY - CHAP

T1 - Стабилизация полимерных комплексов Ni(RSalen) в сверхконцентрированных водных электролитах

AU - Ахмадишин, Артур Маратович

AU - Волков, Алексей Игоревич

PY - 2025/4/21

Y1 - 2025/4/21

N2 - Функциональные материалы на основе полимерных комплексов никеля с лигандами саленового типа (поли(NiRSalen)) обладают привлекательными свойствами, включающими высокую электропроводность и возможность запасать заряд, что делаетих актуальными для использования в литий-ионных аккумуляторах (ЛИА) [1,2]. Большинство ЛИА использует электролиты на основе органических карбонатных растворителей, однако заметный интерес представляет создание водных аккумуляторов с органическими электродными материалами. Несмотря на привлекательность данного направления, органические материалы обычно нестабильны в водных растворах электролитов, в том числе из-за взаимодействия с молекулами воды. В частности, поли(NiRSalen)) демонстрируют от низкой стабильности (поли(NiCH3Salen)) до полной неработоспособности (поли(NiSalen)) в водных электролитах [3,4]. Кроме того, диапазон потенциалов стабильности водных электролитов ограничен реакциями разложения воды. Использование «water-in-salt» (сверхконцентрированных) электролитов можетустранить данные недостатки. Основным представителем данного типа электролитов является 21 моль/кг (≈14,2 моль/л) раствор LiTFSI в воде [5]. Его преимуществом является наличие примерно 3,5 ионных пар соли на 1 молекулу воды, что практически блокирует отдельные молекулы воды в структуре электролита и предотвращает реакции с её участием.В данной работе нами продемонстрирована возможность использования 21 моль/кг LiTFSI в воде для электрохимических испытаний электродных материалов на основе поли(Ni[RSalen])). Для поли(NiSalen) в таком электролите удалось расширить диапазон электрохимической стабильности с исходных −0,1...+1,1 В до −1,0...+1,5 В (отн. Ag/AgCl), однако значительного улучшения циклического ресурса не наблюдалось — материал деградировал практически полностью за 20 циклов перезарядки. Напротив, дляполи(NiCH3Salen) улучшение оказалось существенным: если в 1 моль/л растворе LiTFSI материал терял 20% ёмкости в диапазоне −0,4...+1,3 В уже за 10 циклов, то в 21 моль/кграстворе сохранялось 99% исходной ёмкости после 100 циклов. Предполагается, что механизм стабилизации связан с формированием кластеров [Li(TFSI)2]−, которые препятствуют прямому контакту молекул воды с активными центрами полимера.

AB - Функциональные материалы на основе полимерных комплексов никеля с лигандами саленового типа (поли(NiRSalen)) обладают привлекательными свойствами, включающими высокую электропроводность и возможность запасать заряд, что делаетих актуальными для использования в литий-ионных аккумуляторах (ЛИА) [1,2]. Большинство ЛИА использует электролиты на основе органических карбонатных растворителей, однако заметный интерес представляет создание водных аккумуляторов с органическими электродными материалами. Несмотря на привлекательность данного направления, органические материалы обычно нестабильны в водных растворах электролитов, в том числе из-за взаимодействия с молекулами воды. В частности, поли(NiRSalen)) демонстрируют от низкой стабильности (поли(NiCH3Salen)) до полной неработоспособности (поли(NiSalen)) в водных электролитах [3,4]. Кроме того, диапазон потенциалов стабильности водных электролитов ограничен реакциями разложения воды. Использование «water-in-salt» (сверхконцентрированных) электролитов можетустранить данные недостатки. Основным представителем данного типа электролитов является 21 моль/кг (≈14,2 моль/л) раствор LiTFSI в воде [5]. Его преимуществом является наличие примерно 3,5 ионных пар соли на 1 молекулу воды, что практически блокирует отдельные молекулы воды в структуре электролита и предотвращает реакции с её участием.В данной работе нами продемонстрирована возможность использования 21 моль/кг LiTFSI в воде для электрохимических испытаний электродных материалов на основе поли(Ni[RSalen])). Для поли(NiSalen) в таком электролите удалось расширить диапазон электрохимической стабильности с исходных −0,1...+1,1 В до −1,0...+1,5 В (отн. Ag/AgCl), однако значительного улучшения циклического ресурса не наблюдалось — материал деградировал практически полностью за 20 циклов перезарядки. Напротив, дляполи(NiCH3Salen) улучшение оказалось существенным: если в 1 моль/л растворе LiTFSI материал терял 20% ёмкости в диапазоне −0,4...+1,3 В уже за 10 циклов, то в 21 моль/кграстворе сохранялось 99% исходной ёмкости после 100 циклов. Предполагается, что механизм стабилизации связан с формированием кластеров [Li(TFSI)2]−, которые препятствуют прямому контакту молекул воды с активными центрами полимера.

UR - https://composite.kpfu.ru/wp-content/uploads/2025/04/000_tesysys_polymers_composytes_2025-1.pdf

M3 - тезисы в сборнике материалов конференции

SP - 129

EP - 129

BT - Всероссийская конференция «Полимеры и композиты на их основе: прикладные и экологические решения»

PB - Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова

CY - Казань

T2 - I Всероссийская конференция «Полимеры и композиты на их основе: прикладные и экологические решения»

Y2 - 21 April 2025 through 24 April 2025

ER -