Печать
Просмотров: 15141

Научная группа профессора О.В. Левина

Обновлено

Научная группа кафедры электрохимии

Органические электродные материалы для химических источников тока

Состав группы

el Levin O

Руководитель группы

Левин Олег Владиславович

д.х.н., профессор

o.levin@spbu.ru | nibiru@yandex.ru

pure ORCID logo publons logo blue

el Alekseeva EV

Алексеева Елена Валерьевна

к.х.н., старший научный сотрудник

e.v.alekseeva@spbu.ru

avatarM

Лукьянов Даниил Александрович

к.х.н., ассистент

st024675@student.spbu.ru | lda93@yandex.ru

pure

el Vereshzagin AA

Верещагин Анатолий Андреевич

Инженер-исследователь

a.vereshchagin@spbu.ru | AnatoliyVe@mail.ru

pure publons logo blue

el Belezkiy EV

Белецкий Евгений Всеволодович

Младший научный сотрудник

e.beletsky@spbu.ru | belochkin@yandex.ru

pure

avatarF

Новосёлова Юлия Витальевна

Аспирант, младший научный сотрудник

julivit.n@yandex.ru

avatarF

Пикалова Татьяна Михайловна

Лаборант-исследователь

st063375@student.spbu.ru

avatarM

Потапенков Василий Владимирович

Лаборант-исследователь

st061162@student.spbu.ru

avatarM

Анищенко Дмитрий Викторович

к.х.н., ассистент

dima_anishenko@mail.ru

avatarM

Кальнин Арсений Юрьевич

аспирант, инженер-исследователь

arseniykalnin@gmail.com

Научные проекты

Проекты под руководством Левина О.В.

РНФ №22-43-04414 Взаимодействие парамагнитных центров как инструмент исследования энергозапасающих материалов на основе нитроксил-содержащих полимеров

Проект направлен на решение проблемы неудовлетворительных эксплуатационных характеристик существующих органических катодных материалов для электрохимических энергозапасающих устройств. Основной задачей проекта является разработка новых органических катодных материалов для аккумуляторов и гибридных суперконденсаторов, обладающих высокой электронной проводимостью и окислительно-восстановительной емкостью, а также фундаментальные исследования процессов переноса заряда в этих системах. Концепция дизайна таких материалов основана на полученных ранее результатах синтеза двух материалов различной природы на основе общих структурных элементов, а именно полимерных комплексов никеля с лигандами саленового типа в качестве проводящей цепи и функциональных групп, содержащих свободные нитроксильные радикалы в качестве фрагментов, обеспечивающих дополнительную редокс ёмкость. Оба типа активных центров способны работать в прототипах аккумуляторных батарей при высоких токах заряда-разряда, [Macromolecular Chemistry and Physics 2017, 218, (24), 10.1002/macp.201700361; Electrochimica Acta 2019, 295, 1075-1084, 10.1016/j.electacta.2018.11.149], а синтезированный нами гибридный материал демонстрирует лучшие характеристики в классе редокс-проводящих полимеров на основе нитроксильных радикалов, функционируя без использования проводящих добавок [Batteries&Supercaps 2020, в печати, 10.1002/batt.202000220; заявка на патент RU2018143206]. На данный момент авторы проекта являются единственной научной группой, освоившей синтез ТЕМПО-саленовых полимеров. В то же время удельная емкость материалов, полученных в ходе предыдущих исследований, еще не достигла теоретического предела, характерного для TEMPO-содержащих полимеров (около 110 мАч/г). Кроме того, фундаментальные аспекты переноса и транспорта заряда в таких структурах до сих пор не изучены, что препятствует рациональному дизайну высокоэффективных материалов на их основе. Поэтому были сформулированы три новых задачи, решение которых позволит существенно улучшить характеристики аккумуляторов с органическими катодами. Первая задача проекта посвящена фундаментальным аспектам функционирования предлагаемых материалов в качестве катодных материалов. Эта задача включает в себя следующие подзадачи:

  1. Исследование переноса заряда внутри звена между Ni-саленовым фрагментом и присоединенными нитроксильными фрагментами.
  2. Изучение роли спинового взаимодействия между нитроксильными фрагментами и возможности межцепочечного переноса электрона с участием этих фрагментов.
  3. Определение параметров переноса заряда основной цепи Ni-саленовых полимеров.

Вторая задача проекта ориентирована, в основном, на оптимизацию молекулярной структуры предлагаемых материалов для достижения максимальной плотности энергии. Одной из возможностей дальнейшего увеличения удельной емкости таких электродных материалов является снижение молекулярной массы линкера. Другим способом увеличения емкости полимера может стать увеличение количества групп TEMPO на единицу полимера. Третья задача проекта - увеличить практическую загрузку предлагаемых полимерных материалов на электроде, сохраняя при этом их высокую проводимость и удельную мощность устройства. Для этого будут созданы композиты на основе новых редокс-полимеров с такими углеродными материалами, как углеродные нанотрубки и графен.

РНФ №22-19-35050 Повышение безопасности литий-ионных аккумуляторов за счет адаптивных электродных слоев переменного сопротивления

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) являются одной из важнейших технологий для создания накопителей энергии, электрического транспорта и бытовой электроники. Несмотря на снижение стоимости запасаемой в них энергии и значительный рост областей применения ЛИА, проблема безопасности систем на их основе остаётся не менее актуальной, чем в момент выхода этой технологии на рынок. Хотя производители ЛИА утверждают, что их аккумуляторы безопасны, использование в этих системах активных окислителей и восстановителей вместе с органическими электролитами несёт в себе риск возгорания и взрыва. Например, Комиссия США по безопасности потребительских товаров сообщила о 25 тысячах случаев возгорания литий-ионных аккумуляторов в различных устройствах за период с 2012 до 2018 года. Для снижения риска возгорания производители применяют внутренние и внешние способы защиты аккумуляторов. К внешним относится электронная система контроля и управления (СКУ), которая следит за состоянием каждого аккумулятора и батареи в целом, внутренние способы защиты основаны на функционализации составных частей аккумулятора (электролит, электроды, сепаратор) и направлены на замедление или остановку теплового разгона на определенной стадии его развития. В Проекте 2019 был предложен новый способ защиты, позволяющий максимально полно обезопасить литий-ионные аккумуляторы. Впервые была предложена концепция потенциорезистивного защитного подслоя, тонкой плёнки материала переменного сопротивления, помещенной между алюминиевым токоподводом и активной массой катода. Принцип защитного действия подслоя основан на явлении потенциорезистивного перехода, когда пленка резко увеличивает свое сопротивление при переходе через пороговое значение приложенного к электроду напряжения. За пределами диапазона проводимости, то есть при перезаряде или переразряде ячейки, сопротивление подслоя резко повышается, обеспечивая защитную функцию от перезаряда и короткого замыкания. Были предложены составы материалов для формирования подслоёв, обеспечивающих защиту аккумуляторов на основе феррофосфата лития, и предложена схема формирования защитных подслоёв методом окислительной электрополимеризации. Однако на основе анализа полученных результатов были выявлены новые задачи, решение которых необходимо для усовершенствования разработанной технологии нанесения защитного подслоя, а также для адаптации характеристик подслоя под электродные материалы высоковольтных ячеек. Первая задача вытекает из многостадийности электрохимического процесса нанесения полимеров на алюминиевый токоподвод. Предложенный процесс несёт в себе определенные риски повреждения материала, демонстрирует низкую производительность и высокие требования к реактивам, гальванической ванне и атмосфере над электролитом. Поэтому в проекте 2021 предлагается замена гальванической технологиии на механическое нанесение полимера, для чего будет выполнена разработка химического метода получения электроактивного полимера, который является оптимальным материалом для защиты аккумуляторов с низковольтными катодными материалами, стабилизация частиц полимера в виде суспензии, пригодной для механического нанесения, а также отработка технологии покрытия алюминиевой фольги с использованием этой суспензии. Вторая задача проекта возникает в связи с тем, что потенциорезистивные характеристики найденных в ходе выполнения предыдущего этапа проекта полимеров не подходят для создания мощных высоковольтных аккумуляторов на основе литированного оксида кобальта и смешанных оксидов из-за слишком узкого диапазона проводимости. В связи с этим планируется поиск и исследование новых потенциорезистивных полимеров, потенциорезистивные характеристики которых позволили бы использовать их для защиты ячеек с высоковольтными катодными материалами. Класс химических соединений, составляющий основу для такого поиска, сформирован в ходе реализации Проекта 2019. Таким образом, в рамках Проекта 2022 работа будет вестись по двум направлениям (химический синтез и получение стабильных суспензий полимерных материалов и синтез и характеризация новых потенциорезистивных полимеров), каждое из которых обладает абсолютной новизной как в синтетическом плане, так и с точки зрения ожидаемых результатов по установлению зависимости свойств полимеров от их структуры.

РФФИ №20-33-51007 Электродные системы для низкотемпературных топливных элементов на основе нитроксильного катализатора с молекулярными редокс-медиаторами

Проект под руководством д.х.н. профессора кафедры электрохимии Олега Владиславовича Левина посвящён разработке новых мембранно-электродных систем для топливных элементов. Топливные элементы считаются одной из наиболее перспективных технологий электрохимической энергетики, теоретически позволяющей достигнуть плотности энергии, сравнимой с двигателями внутреннего сгорания. Тем не менее, медленная кинетика электродных, и, в первую очередь, катодных процессов, лежащих в основе этой технологии, определяет их низкую удельную мощность и приводит к необходимости использования дорогостоящих катализаторов на основе платины, либо высоких температур рабочей зоны. В связи с этим актуальной задачей, решение которой может определить коммерциализацию низкотемпературных топливных элементов, является создание активных, дешевых и надежных катодных систем восстановления кислорода.

В настоящем проекте предлагается новый тип мембранно-каталитической системы для катодов низкотемпературных топливных элементов, состоящей из модифицированного нитроксильными группами электрода, электролита с анионными редокс-медиаторами реакции электровосстановления кислорода и протонобменной мембраны, селективно блокирующей проникновение редокс-медиаторов в анодное пространство. Предложенная система базируется на известных химических принципах, что обеспечивает достижимость цели проекта. При этом конфигурация мембранно-электродного блока, содержащая нитроксил-модифицированный катод и сопряженный растворный редокс-медиатор, предложена впервые. Ожидается, что в результате выполнения проекта будет получен работающий прототип оригинального мембранно-каталитического блока для катода низкотемпературных топливных элементов, будут выяснены его мощностные характеристики, оценены эффективность катализа и стабильность работы. На основании полученных данных будет сделан вывод о возможности коммерциализации разработанной новой технологии.

В рамках проекта в Фонде «Талант и успех» и НТУ «Сириус» будут проведены Лекции и мастер-классы, посвященные приготовлению и тестированию электродных материалов, изучению кинетики реакции восстановления кислорода и конструированию мембранно-электродных блоков топливных элементов.

РФФИ-NSFC №21-53-53034 Электрокатализаторы на углеродной основе, полученные из азотсодержащих полимеров: синтез и свойства

Проект под совместным руководством проф. Олега Владиславовича Левина и профессора Харбинского политехнического университета Пейся Ян (Yang Peixia) посвящён созданию новых материалов, ускоряющих реакцию электровосстановления кислорода в топливных элементах. Быстрое расширение мирового спроса на энергию и постоянный рост эмиссии диоксида углерода привели к активному развитию экологически чистых энергетических технологий, нацеленных на энергосбережение и сокращение выбросов вредных веществ. Среди активно развивающихся новых технологий водородно-кислородные топливные элементы с протонобменной мембраной (PEMFC) и металло-воздушные батареи являются наиболее эффективными системами преобразования и хранения энергии. Как в PEMFC, так и в цинк-воздушных или алюминий-воздушных батареях реакции восстановления и выделения кислорода, происходящие на катоде, являются основными электрохимическими процессами, определяющими производительность всей системы. Медленная кинетика таких реакций требует использования катализаторов, в качестве которых, как правило, выступают дорогостоящие металлы платиновой группы, что серьезно ограничивает дальнейшее применение и разработку источников энергии, использующих эти реакции. Производительность катализатора в значительной степени определяет общую производительность и эффективность устройств преобразования энергии, поэтому разработка катализаторов из материалов с низкой стоимостью, высокой активностью и высокой стабильностью является решающей для широкого применения этих новых энергетических технологий.

В последние годы использование в электрокатализе углеродных материалов привлекает значительное внимание благодаря их типичным преимуществам, включая доступность сырья, высокую электропроводность, способность к настройке структуры и хорошую химическую стабильность. Критическое влияние на свойства таких электрокатализаторов оказывают состав и физико-химические свойства прекурсоров, используемых для пиролитического получения углеродного материала. Среди прекурсоров особенно выделяются азотсодержащие полимеры, направленный синтез которых предлагается в рамках текущего проекта. В результате пиролиза азотосодержащие полимеры превращаются в углеродные материалы, легированные азотом. Введение азота улучшает эксплуатационные качества углеродных материалов, поскольку при вхождении богатого электронами азота в углеродную решетку на вакансии атома углерода, гетероатом, не разрушая структуру sp2 гибридизации графеновой плоскости, приносит дополнительную электронную плотность в делокализованную π-систему углеродных материалов. Благодаря избытку электронов увеличивается электропроводность. Включение азота также может изменить гидрофильность и гидрофобность катализатора и способствовать лучшему его контакту с электролитом и увеличению ионной проводимости. Структуру и состав азотсодержащих полимеров можно регулировать на молекулярном уровне. Это позволяет вводить большое количество гетероатомов, изменять электронную структуру углеродных материалов и способствовать образованию потенциально активных каталитических центров. Присутствие атомов азота также облегчает легирование углеродного материала металлами, образование координационной структуры металл-азот или закрепление металлических частиц, что увеличивает суммарную каталитическую активность. Кроме того, с использованием азотсодержащих полимеров возможно создание многомерного упорядоченного углеродного материала, что обеспечивает возможность конструирования высокоэффективных пористых углеродных электрокатализаторов. Следовательно, получение углеродных материалов с использованием азотсодержащих полимеров в качестве прекурсоров позволяет решить целый ряд критически важных задачи в областях накопления энергии, адсорбции с улавливанием газа и электрохимическом катализе.

Этот проект будет осуществляться в сотрудничестве с Харбинским технологическим институтом (Китай) и использовать обширный опыт китайской стороны в области разработки топливных элементов и воздушно-цинковых батарей для приготовления высокоэффективных катализаторов на основе недрагоценных металлов. Благодаря сотрудничеству в рамках этого проекта станет возможным значительно повысить уровень исследований в области катализаторов из недрагоценных металлов, и сократить разрыв с ведущими в этой области странами. Этот проект имеет также большое значение для содействия индустриализации топливных элементов и металл-воздушных батарей благодаря ожидаемому получению методик синтеза новых высокоэффективных катализаторов на основе недрагоценных металлов.

РФФИ №20-33-90122 Процессы переноса заряда в гибридных редокс-проводящих полимерах

Целью проекта является разработка модели переноса заряда в новом классе полимерных материалов для электрохимических источников тока — редокс-проводящих полимерах. Редокс-проводящими полимерами называют гибридные материалы, в которых дискретные редокс-активные центры соединены с основной полимерной цепью, обладающей системой сопряженных π-связей. Данные вещества востребованы в качестве активных энергозапасающих материалов для нового типа электрохимических источников тока — органических аккумуляторов. На данный момент, основной массив работ, связанных с органическими энергозапасающими материалами, посвящен поиску новых и адаптации уже изученных органических систем с целью достижения максимальных удельных характеристик, удовлетворяющих запросам производства. Существует ряд модельных представлений, предсказывающих ёмкость и рабочее напряжение органических электроактивных материалов, что позволяет осуществлять направленный синтез молекул с требуемыми характеристиками по этим параметрам, однако оптимизация материала по скорости переноса заряда ведётся, как правило, эмпирическим путём. В частности, опубликованные данные по процессам транспорта заряда в редокс-проводящих полимерах показывают отсутствие аддитивности свойств редокс-центров и проводящего остова при близком контакте активных фрагментов в составе отдельной молекулы или композита. Это говорит о необходимости разработки корректных модельных представлений о процессе переноса заряда для редокс-проводящих полимеров, учитывающих наличие в составе электроактивного материала фрагментов с локализованным и делокализованным зарядом, способных к электронному переносу между собой. В данном проекте предполагается разработка такой модели и её верификация на примере полимерных комплексов никеля с лигандами саленового типа, содержащих дополнительные редокс-активные группы.

levin1

Схема строения редокс-проводящего полимера

РФФИ 18-03-00864 Фотоэлектрохимические преобразователи энергии на основе полимерных комплексов переходных металлов

Проект направлен на изучение фотоэлектрохимических свойств проводящих координационных полимеров на основе комплексов переходных металлов с лигандами саленового типа и создание преобразователей энергии с использованием этих материалов. В рамках проекта предполагается проведение систематического исследования фотоэлектрокаталитической активности полимерных пленок, полученных электрополимеризацией комплексов различного состава, а также их устойчивости в условиях протекания редокс-процессов в водных и безводных системах. На основании результатов этого исследования будут определены пути оптимизации каталитических свойств и осуществлен направленный синтез металлокомплексов, обладающих повышенной эффективностью и устойчивостью в различных средах. На заключительном этапе проекта с использованием наиболее эффективных из полученных материалов планируется создание и испытание устройств, реализующих различные варианты преобразования света в другие формы энергии (фотореакторов, топливных элементов, электрохимических сенсоров, фотокаталитических систем).

levin2

Схема фотоэлектрохимического синтеза пероксида водорода

Схема улучшения электродного материала


Проекты под руководством Алексеевой Е.В.

РНФ №22-13-00035 Разработка безметалльных катализаторов реакции электровосстановления кислорода на основе азот-легированных углеродных наноматериалов, стабилизированных анионными группами

Проект направлен на создание новых активных и стабильных электрокатализаторов реакции восстановления кислорода. В качестве основы для таких катализаторов будут использованы легированные азотом углеродные наноматериалы (графен, углеродные нанотрубки), которые считаются наиболее перспективными системами для замены катализаторов на основе благородных металлов в топливных элементах. Ключевым моментом проекта является модификация полученных наноматериалов анионными группами, что позволит решить две критические задачи, возникающие при разработке наноразмерных материалов: стабилизацию дисперсий наночастиц и иммобилизацию наночастиц на электроде с сохранением дисперсности и равномерности распределения активного материала. Создание таких новых каталитических систем будет выполнено при помощи серии последовательных стадий - получение легированных углеродных материалов, модифицирование углеродных материалов анионными группами, иммобилизация модифицированных материалов в матрицу проводящего полимера. По отдельности каждая из указанных стадий достаточно хорошо описана в литературе в рамках соответствующих научных направлений, что обеспечивает достижимость цели проекта. Однако примеры совместного применения этих подходов для создания каталитических систем авторам проекта неизвестны. Основным техническим противоречием, препятствующим совместному применению описанных выше путей модификации углеродных материалов (УНМ) и созданию запланированных в проекте катализаторов, является низкая термическая устойчивость анионных групп в составе углеродных наноматериалов, с одной стороны, и необходимость использования высоких температур для получения легированных азотом наноматериалов, с другой стороны. В результате при попытке легирования коммерчески доступных или синтезированных в лаборатории углеродных наноматериалов, модифицированных анионными группами, эти группы будут удалены с поверхности. Поэтому в рамках данного проекта будет решена обратная задача - модификация легированных материалов анионными группами. Наиболее распространенным методом сульфирования углеродных материалов является непосредственная обработка жесткими сульфирующими агентами, такими как серная кислота, олеум или хлорсульфоновая кислота. Такой метод отличается простотой, дешевизной и масштабируемостью, и хорошо подходит для нелегированных углеродных материалов с высокой степенью аморфности. Однако для сульфирования структурированных и, особенно, легированных УНМ, этот метод не применим ввиду жестких условий реакции, приводящих к разрушению субстратов и вымыванию легирующих атомов. Для мягкого введения анионных групп в состав легированных УНМ в данном проекте будет применены три независимых концептуально новых подхода, состоящие в химическом сульфировании в мягких условиях с использованием солей диазония, бомбардировке материалов ионными пучками и плазмоэлектрохимический синтез катализаторов. Разработка таких методик позволит получить анионно-модифицированные наноматериалы с сохранением легирующих атомов, что обеспечит стабильность дисперсий материалов и позволит провести их иммобилизацию в полимерных матрицах. Таким образом в ходе реализации проекта будут получены эффективные безметальные катализаторы на основе легированных УНМ. Отсутствие металлов в составе катализатора упрощает и удешевляет как его производство, так и его утилизацию, что делает весь цикл использования электрохимических энергозапасающих устройств (ЭЭУ) с таким катализатором более эффективным и экологичным.

РФФИ «а» №20-03-00746 Перенос заряда и энергозапасающие свойства полимерных комплексов никеля с лигандами саленового типа в условиях низких температур

В настоящее время в различных видах портативной электроники и электромобилях широко используются литий ионные аккумуляторы (ЛИА) благодаря их высокой плотности энергии, длительному сроку службы, низкой степени саморазряда. Они хорошо сохраняют свою эффективность, как при комнатной температуре, так и при температурах до +60˚ С. Однако, при отрицательных температурах ЛИА резко теряют как энергию, так и мощность. Для создания низкотемпературных ЛИА используют электролиты с низкой температурой замерзания и пористые наноструктурированные активные материалы, что позволяет добиться ускорения кинетики транспорта заряда. Это требует сложных синтетических процедур при использовании кристаллических неорганических материалов. Альтернативным решением данной задачи может замена неорганических катодных материалов на органические. Однако приведенные в литературе аргументы, касающиеся ускорения кинетики транспорта заряда в аморфных, пористых материалах, должны быть справедливы для различных классов органических соединений. В связи с этим возникает необходимость выполнения запланированных в рамках данного проекта работ, направленных на расширение границ фундаментальных знаний по электрохимии органических электродных материалов в условиях низких температур. Предполагается провести комплексное электрохимическое исследование серии схожих по структуре основной цепи полимерных материалов, отличающихся морфологией и электропроводностью. Изучение процессов массопереноса и переноса заряда в различных электролитах позволит установить зависимости скорости процесса сольватации/десольватации противоионов от состава электролита и предложить эффективные пути повышения скорости массопереноса, как за счёт регулировки свойств материала, так и за счёт подбора электролита. Это позволит создать эффективный катодный материал для аккумуляторов, работающих при низких температурах.


Проекты под руководством Белецкого Е.В.

РФФИ-БРФФИ №20-53-04010 Низкотемпературный плазменный синтез оксидов переходных металлов и их композитов с электропроводящими полимерами для применения в энергозапасающих устройствах

В связи с растущим потреблением электрической энергии требования, предъявляемые к энергозапапсающим устройствам, становятся все более жесткими: меньшая масса, большая энергия, высокая стабильность при циклировании, повышенная мощность и т.д. Чтобы соответствовать вызовам времени, разрабатываются новые электродные материалы.

На сегодняшний день коммерчески пригодных анодных материалов к применению имеется не так много: графит и титанат лития (Li4Ti5O12). Теоретическая удельная емкость первого составляет 372 мАч/г, которая резко снижается при увеличении токов заряда-разряда, в особенности при работе в условиях отрицательных температур. Титанат лития не имеет таких недостатков, но его удельная емкость меньше (175 мАч/г), а разрядное напряжение выше (1,55 В).

Одними из наиболее перспективных исследуемых анодных материалов являются оксиды переходных металлов, теоретические емкости которых сильно выше, чем для графита: CoO — 716 мАч/г, Co3O4 — 890 мАч/г, Fe3O4 — 924 мАч/г. Реально полученные значения достигают теоретических только на низких скоростях заряд-разряда и только в сложных композитных электродах, требующих особых условий получения. Наночастицы оксидов синтезируют следующими методами: химическая конденсация, пиролиз, осаждение из коллоидных растворов, гидротермальный способ и т.д. Результатом являются частицы размером более 20 нм. А чем больше удельная поверхность материала, тем лучшие характеристики он способен продемонстрировать.

С другой стороны, для синтеза ультрамалых наноматериалов (размером до 10 нм) известен плазмохимический синтез и его разновидность - низкотемпературный плазменный электролиз (НТПЭ), который дает возможность достаточно гибко контролировать состав, размер и морфологию частиц. В результате получаются стабильные коллоидные растворы, которые можно непосредственно (без предварительного высушивания) использовать для приготовления электродов, что уменьшит долю агломерированных частиц и улучшит электрохимические характеристики.

Метод низкотемпературного плазменного электролиза (НТПЭ) хорошо показал себя для синтеза наноразмерных металлов, сплавов, оксидов, нитридов, карбидов и прочих неорганических соединений и только недавно начал применяться для синтеза органических соединений (в частности, для полимеризации допамина или металл-органического полимера HKUST-1).

Целью данного исследования является создание композитов оксидов переходных металлов, синтезированных низкотемпературным плазменным электролизом, с электропроводящими полимерами для применения в энергозапасающих устройствах - аккумуляторах и суперконденсаторах. В ходе реализации проекта будет изучено поведение плазменного разряда над жидкостью, содержащей мономеры электропроводящих полимеров; осуществлены попытки получения композитов полупроводников с одновременной электрохимической полимеризацией электропроводящих полимеров на их поверхности или в толще раствора в процессе низкотемпературного плазменного электролиза; изготовлены композиты полупроводников с электропроводящими полимерами методом полимеризации мономеров в коллоидном растворе после НТПЭ химически или электрохимически (в различных режимах). Будет оптимизирована процедура приготовления композитных материалов, что позволит в дальнейшем масштабировать ее для промышленного применения.


Проекты под руководством Лукьянова Д.А.

РНФ № 22-73-00316 Струйная печать катодных элементов аккумуляторов на основе энергоемких полиэлектролитных комплексов

Химические источники тока (ХИТ), и, в первую очередь, аккумуляторы, являются одной из технологий, критически важных для функционирования современной техносферы. В последнее время возрастает потребность к миниатюрным, тонким и гибким аккумуляторам, что обусловлено развитием носимой электроники, гибкой электроники и миниатюризации автономных устройств. В связи с этим активно развиваются аддитивные технологии изготовления аккумуляторов и их элементов, в том числе методом струйной печати. Помимо возможности изготовления тонких и гибких элементов произвольной формы, использование струйной печати существенно упрощает технологию их изготовления. На сегодняшний момент чернила, используемые для печати электроники и аккумуляторов в большинстве случаев представляют из себя дисперсии материалов. Использование дисперсных чернил сопряжено с рядом сложностей из-за их недостаточной стабильности, сложной реологии и других недостатков. Альтернативой является использование растворных чернил, лишенных этих недостатков. Наиболее подходящими для растворной печати электродов для аккумуляторов являются ионные проводящие и редокс-полимеры. Наличие ионных групп придает им водорастворимость, проводящие полимеры обеспечивают электронную проводимость, а редокс-полимеры — электрохимическую емкость. Проект посвящен разработке подхода к изготовлению катодов для аккумуляторов методом струйной печати с использованием водных растворов проводящих и редокс-полимеров в качестве чернил. При последовательной печати катионным проводящим полимером и анионным редокс-полимером будет образовываться нерастворимый полиэлектролитный комплекс этих полимеров, который будет обладать электронной проводимостью за счет присутствия проводящего полимера и электрохимической емкостью за счет присутствия редокс-полимера. Актуальность настоящего проекта обусловлена потребностью в создании тонких и гибких аккумуляторов и аккумуляторов различной геометрии. Также актуальной является задача по упрощению технологии изготовления элементов аккумуляторов, в том числе и катодов. В рамках настоящего проекта планируется разработать рецептуры водных чернил на основе катионных проводящих полимеров и анионных редокс-полимеров, подходящих для струйной печати, а также оптимизировать процедуру печати полученными чернилами на бытовом струйном принтере. Полученные печатные электроды будут исследованы электрохимическими методами, будут определены их энергозапасающие характеристики. Новизна проекта обеспечивается использованием растворных чернил на основе катионных проводящих полимеров и анионных редокс-полимеров, а также принципом формирования активного материала за счет образования в отпечатке их полиэлектролитных комплексов. До этого примеров такой подход для струйной печати электроники не использовался. В итоге, в рамках этого проекта будет разработан новый подход к струйной печати катодов для аккумуляторов с активным материалом, представляющим из себя полиэлектролитный комплекс катионного проводящего полимера и анионного редокс-полимера. Будут найдены рецептуры чернил, режимы печати ими, будут исследованы электрохимические и энергозапасающие характеристики полученых электродов.


Проекты под руководством Анищенко Д.В.

РНФ №21-73-00169 Экспериментальное исследование и моделирование процессов переноса заряда в композиционных материалах металл-ионных аккумуляторов

Композитные электроды металл-ионных батарей состоят, как правило, из активного материала, проводящей добавки, которая обеспечивает электропроводность, и непроводящего полимера, который склеивает все компоненты вместе. Вся эта система пронизана сетью пор, в которых находится электролит. Таким образом, композиты обладают сложной пористой структурой с взаимопроникающими друг в друга фазами и неясной площадью контакта между каждой парой фаз. В таких сложных системах может возникать проблема адгезии компонентов (т.е. не обеспечивается оптимальный межфазный ионный и электронный транспорта между электролитом, активным материалом и проводящей добавкой), что приводит к ухудшению производительности аккумулятора. В результате, скорость переноса заряда в современных металл-ионных аккумуляторах может быть ограничена адгезионными характеристиками компонентов в композитном электроде. Альтернативные композитные электродные материалы, содержащие ион- и электрон-проводящие связующие, являются объектом детального изучения последние годы, так как обладают улучшенными адгезивными характеристиками, электронной и ионной проводимостью, а также более однородны по сравнению с традиционными составами. Поэтому разработка новых композитных составов является весьма важной задачей, которая, к сожалению, зачастую решается эмпирическим перебором компонентов и составов. Развитие теоретических представлений о процессах переноса ионов и электронов в функциональных связующих и между ними и активным материалом электрода могло бы пролить свет на то, как упростить работу по поиску оптимальных составов связующих с наиболее подходящими свойствами. Тем не менее, до сих пор отсутствуют модели и подходы, адекватно описывающие механизм взаимодействия связующих с активным материалом и между собой. Целью проекта является разработка теоретической модели, описывающей ионную и электронную проводимость в сложных электродных композитах, а также адгезию между компонентами. Модель будет учитывать взаимодействие многофункциональных связующих с кристаллической фазой активного материала и особенности переноса заряда в них и между ними, следовательно, обеспечит возможность проводить подбор оптимальных комбинаций состава связующего и активного материала путём численного эксперимента и, тем самым, позволит уменьшить трудозатраты на поиск оптимального состава электродной композиции. Экспериментальная часть исследования будет включать исследование набора полимерных связующих электрохимическими методами, такими как спектроскопия электрохимического импеданса (EIS), циклическая вольтамперометрия (CV), гальваностатический заряд-разряд (GCD), метод гальваностатического прерывистого титрования (GITT) и метод потенциостатического прерывистого титрования (PITT) и электрохимической микрогравиметрии на кварцевом пъезоэлектроде (EQCM). Далее будет построена математическая модель полимерного связующего, учитывающая поляронную проводимость в электронопроводящем компоненте и удовлетворительно описывающая их квазиравновесный отклик (PITT, GITT) и неравновесный отклик (CV, EIS). Морфология образцов будет исследована сканирующим электронным микроскопом SEM. Полученные из экспериментального исследования и моделирования параметры будут использованы как входные данные для теоретической модели всего композитного электрода. Во второй серии экспериментов из протестированных и промоделированных связующих будут изготовлены композитные электроды со стандартными катодными материалами (LFP, LNMO). Результаты электрохимических экспериментов на этих электродах будут использованы для настройки модели для всего композитного электрода и ее верификации.


Завершённые проекты

РФФИ 18-29-04058-мк Проводящие координационные полимеры для электрохимических источников тока

Проект направлен на создание нового класса электродных материалов для суперконденсаторов и аккумуляторов высокой мощности. В качестве таких материалов предлагается использовать проводящие металл-органические координационные полимеры (МОКП) с лигандами, способными к обратимому окислению/восстановлению. Это позволит получить материалы, обладающие одновременно редокс-ёмкостью и двойнослойной ёмкостью за счёт высокой пористости упорядоченных структур МОКП. В качестве базовой сшивки будет использован плоскоквадратный комплекс никеля (II) с двумя хелатирующими N,O-лигандами, обеспечивающими сопряженную систему связей между соседними металлоцентрами. Настройка функциональных свойств таких систем будет осуществляться за счёт варьирования ядра (органического каркаса) лиганда, что позволит регулировать как геометрию или размерность полимеров (1-D, 2-D или 3-D), так и их редокс-свойства за счёт введения в лиганд электроактивных компонентов. Такие материалы будут получены впервые, а их ожидаемая ёмкость, согласно анализу предварительных экспериментов и литературных данных, может превысить 1300 Ф/г.

РФФИ «мол_а» №18-33-00682 Разработка рационального метода поиска стабильных полимерных комплексов никеля с основаниями Шиффа для электродов энергозапасающих устройств

Проводящие полимеры являются традиционными компонентами энергозапасающих устройств. Среди них выделяется особый класс веществ, полимерные металлокомплексы с лигандами саленового типа (сален = N, N'-этилен-бис(салицилиденимин)). Интерес к использованию этих материалов вызван их высокой ёмкостью и скоростью заряда-разряда, что позволяет использовать их в источниках питания с высокой мощностью. Среди возможных типов таких источников тока суперконденсаторы с неводным электролитом привлекают повышенное внимание благодаря широкому окну электрохимической стабильности используемых растворителей, что обеспечивает большую величину запасаемой устройством энергии. Однако любой растворитель неизбежно содержит воду (по крайней мере, в следовых количествах), что, в свою очередь, приводит к постепенной деградации материала электрода и снижению срока эксплуатации устройства. Данные о деградации комплексов переходных металлов с основаниями Шиффа в присутствии воды, представленные в литературе, явно не достаточны для понимания детального механизма этого процесса, так как содержат результаты, полученные при помощи только электрохимических методов, и относятся к единичным комплексам. В результате, поиск новых материалов на основе таких комплексов для использования в качестве модификаторов ДСК осуществляется методом проб и ошибок, что требует огромных временных и финансовых затрат и оказывается, в итоге, неэффективным. Альтернативный, рациональный путь поиска новых материалов возможен только при понимании детального механизма деградации комплексов переходных металлов с основаниями Шиффа в сухих электролитах и в присутствии воды с последующим направленным синтезом новых стабильных структур, что и является целью предлагаемого проекта.

РНФ 19-19-00175 Повышение безопасности литий-ионных аккумуляторов

Необходимость использования в литий-ионных аккумуляторах легковоспламеняющихся органических электролитов вместе с сильными окислителями и восстановителями в составе катодных и анодных материалов может стать причиной возгорания и даже взрыва аккумулятора в случае возникновения нештатных ситуаций в процессе его функционирования. К таким нештатным ситуациям обычно относят перезаряд, переразаряд, внутреннее и внешнее короткое замыкание. Эти процессы приводят к тепловому разгону ЛИА, из-за которого сам аккумулятор может разрушиться и загореться, приведя к разрушению всего изделия в целом и травматизации потребителей, что особенно критично при использовании батарей ЛИА в качестве источников энергии транспортных средств. Возникновение нештатных ситуаций обычно связано внешними факторами, которые достаточно сложно предугадать и предотвратить, поэтому вопросы безопасности решаются при помощи встроенных в изделие электронных систем контроля и управления (СКУ), обеспечивающих механизмы включения/выключения батареи в рабочем режиме и в нештатной ситуации. Недостатком этого подхода является непропорциональное возрастание стоимости СКУ для аккумуляторов высокой мощности из-за необходимости работы с токами в 10-100 кА, а также вероятность отказа самого СКУ. В отличие от электронных систем, химические механизмы защиты обладают большей отказоустойчивостью и лучшей масштабируемостью (поскольку их реализация зависит от плотности тока на единицу поверхности электрода, а не от полного тока в системе). Поэтому создание механизма, решающего вопросы безопасности путём модификации материалов аккумулятора, является актуальной задачей, критичной для развития технологии. Целью проекта является обеспечение размыкания цепи внутри литий-ионного аккумулятора при возникновении нештатных режимов работы. Для этого предлагается создание защитного подслоя между катодным токоотводом и активной массой. Сопротивление этого слоя должно резко возрастать при выходе потенциала катода за пределы окна допустимых значений и/или превышении пороговой температуры, при этом такие изменения должны быть обратимыми. Тогда при возникновении нештатного режима работы аккумулятора катодный материал станет изолированным от токоотвода и дальнейшего развития нештатной ситуации и термического разгона аккумулятора не произойдёт. При ликвидации внешней причины нештатного режима работы (неисправного зарядного устройства, источника короткого замыкания и т.п.) проводимость защитного подслоя восстановится, и аккумулятор будет пригоден для дальнейшего использования. Для достижения поставленной цели проекта будут решены задачи по созданию материалов, обладающих требуемым характером зависимости проводимости от потенциала электрода и температуры, пригодные для нанесения тонких сплошных слоёв на алюминиевые подложки (токоотводы) и стабильные в условиях штатной работы ЛИА. Новизна предложенного подхода заключается в использовании подслоя, обладающего потенциорезистивными свойствами, как способа защиты ЛИА от перезаряда и глубокого разряда, а также в использовании в качестве материала потенциорезистивного подслоя не описанных ранее полимеров.

levin3

РНФ № 20-73-00058 Сульфированные поликатехолы для повышения энергоемкости органических катодных материалов

n/a


Участие в проектах других научных групп

Члены научной группы выполняют сложные электрохимические измерения в рамках проектов, реализующихся на кафедрах физической органической химии, органической химии и неорганической химии. Основные направления таких исследований: определения разницы между электронными уровнями сложных молекул, определение ёмкостных параметров и параметров процессов переноса заряда новых материалов для электрохимической энергетики, спектроэлектрохимические измерения, фотоэлектрохимия.

Публикации

  1. Kulikov I.R., Panjwani N.A., Vereshchagin A.A., Spallek D., Lukyanov D.A., Alekseeva E.V., Levin O.V., Behrends J. Spins at work: probing charging and discharging of organic radical batteries by electron paramagnetic resonance spectroscopy Energy & Environmental Science, 2022
  2. Volkov A.I., Apraksin R.V., Falaleev E.A., Novoselova J.V., Volosatova Y.A., Lykyanov D.A., Alekseeva E.V., Levin O.V. Tuning cationic transport in Nisalen polymers via pseudo-crown functionality Electrochimica Acta Vol 425, 140750, 2022
  3. Vereshchagin A.A., Potapenkov V.V., Vlasov P.S., Lukyanov D.A., Levin O.V. Optimization of Sulfonated Polycatechol: PEDOT Energy Storage Performance by the Morphology Control Nanomaterials Vol 12(11), 1917, 2022
  4. Korusenko P.M., Koroleva A.V., Vereshchagin A.A., Sivkov D.V., Petrova O.V., Levin O.V., Vinogradov A.S. The Valence Band Structure of the [Ni(Salen)] Complex: An Ultraviolet, Soft X-ray and Resonant Photoemission Spectroscopy Study International Journal of Molecular Sciences Vol 23(11), 6207, 2022
  5. Beletskii E.V., Kamenskii M.A., Alekseeva E.V., Volkov A.I., Lukyanov D.A., Anishchenko D.V., Radomtseu A.O., Reveguk A.A., Glumov O.V., Levin O.V. One-step atmospheric plasma-assisted synthesis of FeOOH and FeOOH/graphite high performance anode materials for lithium-ion batteries Applied Surface Science Vol 597, 153698, 2022
  6. Anishchenko D.V., Vereshchagin A.A., Levin O.V., Malev V.V. New Variant of Electrochemical Intercalation Isotherm: Analysis of Instability Region Dependence on Electrolyte Concentration The Journal of Physical Chemistry C, 2022
  7. Vereshchagin A.A., Kalnin A.Y., Volkov A.I., Lukyanov D.A., Levin O.V. Key Features of TEMPO-Containing Polymers for Energy Storage and Catalytic Systems Energies Vol 15(7), 2699, 2022
  8. Paderina A.V., Melnikov A.S., Slavova S.O., Sizov V.V., Gurzhiy V.V., Petrovskii V., Luginin M., Levin O.V., Koshevoy I.O., Grachova E.V. The Tail Wags the Dog: The Far Periphery of the Coordination Environment Manipulates the Photophysical Properties of Heteroleptic Cu(I) Complexes Molecules Vol 27(7), 2250, 2022
  9. Beletskii E.V., Alekseeva E.V., Levin O.V. Variable-resistance materials for lithium-ion batteries Russian Chemical Reviews Vol 91(3), RCR5030, 2022
  10. Lukyanov D.A., Vereshchagin A.A., Beletskii E.V., Atangulov A.B., Yankin A.N., Sizov V.V., Levin O.V. Nickel salicylideniminato 1D MOFs via electrochemical polymerization ChemElectroChem, 2021
  11. Beletskii E.V., Kal'nin A.Yu., Luk'yanov D.A., Kamenskii M.A., Anishchenko D.V., Levin O.V. A Polymer Layer of Switchable Resistance for the Overcharge Protection of Lithium-Ion Batteries Russian Journal of Electrochemistry Vol 57 pp. 1028-1036, 2021
  12. Fedorova A.A., Anishchenko D.V., Beletskii E.V., Kalnin A.Yu., Levin O.V. Modeling of the overcharge behavior of lithium-ion battery cells protected by a voltage-switchable resistive polymer layer Journal of Power Sources Vol 510 pp. 1-14, 230392, 2021
  13. Novoselova J.V., Vereshchagin A.A., Kalnin A.Y., Lukyanov D.A., Levin O.V. 2-Hydroxy-3-octyloxybenzaldehyde Molbank Vol 3, M1264, 2021
  14. Vereshchagin A.A., Novoselova J.V., Kalnin A.Y., Lukyanov D.A., Levin O.V. 4′,4′′′,4′′′′′-Nitrilotris(4-methoxy-[1,1′-biphenyl]-3-carbaldehyde) Molbank Vol 3, M1263, 2021
  15. Lukyanov D.A., Vereshchagin A.A., Sizov V.V., Kalnin A.Y., Novoselova J.V., Alekseeva E.V., Levin O.V. Non-sterical stabilization of one-electron-oxidized NiSalen complex by thiophene core New Journal of Chemistry Vol 45 pp. 14425-14431, 2021
  16. Lu X., Ge L., Yang P., Levin O.V., Kondratiev V.V., Qu Z., Liu L., Zhang J., An M. N-doped carbon nanosheets with ultra-high specific surface area for boosting oxygen reduction reaction in Zn-air batteries Applied Surface Science Vol 562, 2021
  17. Petrov A.A., Lukyanov D.A., Kopytko O.A., Novoselova J.V., Alekseeva E.V., Levin O.V. Inversion of the photogalvanic effect of conductive polymers by porphyrin dopants Catalysts Vol 11(6), 729, 2021
  18. Lukyanov D.A., Vereshchagin A.A., Soloviova A.V., Grigorova O.V., Vlasov P.S., Levin O.V. Sulfonated Polycatechol Immobilized in a Conductive Polymer for Enhanced Energy Storage ACS Applied Energy Materials Vol 4(5) pp. 5070-5078, 2021
  19. Alekseeva E.V., Stelmashuk T.A., Ershov V.A., Levin O.V. Low-temperature energy storage performance of NiSalen type polymer and its composite with SWCNT. Electrochimica Acta Vol 383, 138309, 2021
  20. Katlenok E.A., Rozhkov A.V., Levin O.V., Haukka M., Kuznetsov M.L., Kukushkin V.Y. Halogen Bonding Involving Palladium(II) as an XB Acceptor Crystal Growth and Design Vol 21(2) pp. 1159-1177, 2021
  21. Hrom S., Sizov V.V., Levin O.V., Laaksonen A. Assembly of [Ni(Schiff)] Films on an Inert Surface: A Multiscale Computational Study The Journal of Physical Chemistry C Vol 125(5) pp. 2926-2937, 2021
  22. Beletskii E.V., Fedorova A.A., Lukyanov D.A., Kalnin A.Y., Ershov V.A., Danilov S.E., Spiridonova D.V., Alekseeva E.V., Levin O.V. Switchable resistance conducting-polymer layer for Li-ion battery overcharge protection Journal of Power Sources Vol 490, 229548, 2021
  23. Apraksin R.V., Volosatova Y.A., Volkov A.I., Vlasov P.S., Lukyanov D.A., Kulikov I.R., Eliseeva S.N., Levin O.V. Electrochemical synthesis and characterization of poly [Ni(CH3Osalen)] with immobilized poly(styrenesulfonate) anion dopants Electrochimica Acta Vol 368, 137637, 2021
  24. Beletskii E.V., Ershov V.A., Danilov S.E., Lukyanov D.A., Alekseeva E.V., Levin O.V. Resistivity-Temperature Behavior of Intrinsically Conducting Bis(3-methoxysalicylideniminato)nickel Polymer Polymers Vol 12(12) p. 2925, 2020
  25. Lukyanov D.A., Borisova A.S., Levin O.V. 6,6′-{[Ethane-1,2-diylbis(azaneylylidene)]bis(methaneylylidene)}bis[2-(hexyloxy)phenolato] Nickel(II) Molbank Vol 2020(4), 2020
  26. Vereshchagin A.A., Lukyanov D.A., Kulikov I.R., Panjwani N.A., Alekseeva E.V., Behrends J., Levin O.V. The fast and the capacious: a [Ni(salen)]‐TEMPO redox‐conducting polymer for organic batteries Batteries & Supercaps Vol 4(6) pp. 336-346, 2020
  27. Beletskii E.V., Lukyanov D.A., Vlasov P.S., Yankin A.N., Atangulov A.B., Sizov V.V., Levin O.V. Nickel salicylaldoxime-based coordination polymer as a cathode for lithium-ion batteries Energies Vol 13(10), 2480, 2020
  28. Katlenok E.A., Haukka M., Levin O.V., Frontera A., Kukushkin V.Y. Supramolecular Assembly of Metal Complexes by (Aryl)I⋅⋅⋅dz2 [PtII] Halogen Bonds Chemistry - A European Journal Vol 26(34) pp. 7692-7701, 2020
  29. Efimenko Z.M., Novikov A.S., Ivanov D.M., Piskunov A.V., Vereshchagin A.A., Levin O.V., Bokach N.A., Kukushkin V.Y. The (Dioximate)NiII/I2 System: Ligand Oxidation and Binding Modes of Triiodide Species Inorganic Chemistry Vol 59(4) pp. 2316-2327, 2020
  30. Shakirova J.R., Nayeri S., Jamali S., Porsev V.V., Gurzhiy V.V., Levin O.V., Koshevoy I.O., Tunik S.P. Targeted Synthesis of NIR Luminescent Rhenium Diimine cis,trans-[Re(NN)(CO)2(L)2]n+ Complexes Containing N-Donor Axial Ligands: Photophysical, Electrochemical, and Theoretical Studies ChemPlusChem Vol 85(11) pp. 2518-2527, 2020
  31. Petukhova Y.V., Kudinova A.A., Bobrysheva N.P., Osmolowsky M.G., Alekseeva E.V., Levin O.V., Osmolovskaya O.M. Capping agents as a novel approach to control VO2 nanoparticles morphology in hydrothermal process: Mechanism of morphology control and influence on functional properties Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology Vol 255, 114519, 2020
  32. Strelnikov A.A., Konev A.S., Levin O.V., Khlebnikov A.F., Iwasaki A., Yamanouchi K., Tkachenko N.V. Switching Competition between Electron and Energy Transfers in Porphyrin-Fullerene Dyads The Journal of Physical Chemistry B Vol 124(48) pp. 10899-10912, 2020
  33. Chepurnaya I. A., Karushev M. P., Alekseeva E. V., Lukyanov D. A., Levin O. V. Redox-conducting polymers based on metal-salen complexes for energy storage applications Pure and Applied Chemistry 2020
  34. Alekseeva, E.V., Stelmashuk, T.A., Danilov, S.E., Yang, P., Levin, O.V. Bimetallic Cu/Pt Oxygen Reduction Reaction Catalyst for Fuel Cells Cathode Materials Catalysts 2020 10(6) 667
  35. Petukhova, Y.V., Kudinova, A.A., Bobrysheva, N.P., Osmolowsky, M.G., Alekseeva, E.V., Levin, O.V., Osmolovskaya, O.M. Capping agents as a novel approach to control VO2 nanoparticles morphology in hydrothermal process: Mechanism of morphology control and influence on functional properties Materials Science and Engineering: B, 255 p. 114519
  36. Katlenok, E.A., Haukka, M., Levin, O.V., Frontera, A., Kukushkin, V.Yu. Supramolecular Assembly of Metal Complexes by (Aryl) I⋯ dz2 [PtII] Halogen Bond Chemistry–A European Journal 2020/04/02
  37. Efimenko, Z.M., Novikov, A.S., Ivanov, D.M., Piskunov, A.V., Vereshchagin, A.A., Levin, O.V., Bokach, N.A., Kukushkin, V.Yu. The (Dioximate)NiII/I2 System: Ligand Oxidation and Binding Modes of Triiodide Species Inorganic Chemistry, 59(4) pp. 2316-2327
  38. Beletskii, E.V., Lukyanov, D.A., Vlasov, P.S., Yankin, A.N., Atangulov, A.B., Sizov, V.V., Levin, O.V. Nickel Salicylaldoxime-Based Coordination Polymer as a Cathode for Lithium-Ion Batteries Energies, 13(10) p. 2480
  39. Yang, Y., Tang, Y., Jiang, H., Chen, Y., Wan, P., Fan, M., Zhang, R., Ullah, S., Pan, L., Zou, J.-J., Lao, M., Sun, W., Yang, C., Zheng, G., Peng, Q., Wang, T., Luo, Y., Sun, X., Konev, A.S., Levin, O.V., Lianos, P., Zhuofeng, H., Shen, Z., Zhao, Q., Wang, Y., Todorova, N., Trapalis, C., Sheridan, M.V., Wang, H., Zhang, L., Sun, S., Wang, W., Ma, J. 2020 Roadmap on gas-involved photo- and electro- catalysis Chinese Chemical Letters, 30 (12) pp. 2089-2109
  40. Beletskii, E.V., Alekseeva, E.V., Spiridonova, D.V., Yankin, A.N., Levin, O.V. Overcharge cycling effect on the surface layers and crystalline structure of LiFePO4 cathodes of Li-ion batteries Energies, 12 (24) № 4652
  41. Stel’mashuk, T.A., Alekseeva, E.V., Levin, O.V. Mixed Platinum–Nickel Catalysts of Oxygen Reduction Russian Journal of Electrochemistry, 55 (11) pp. 1092-1097
  42. Lukyanov, D.A., Apraksin, R.V., Yankin, A.N., Vlasov, P.S., Levin, O.V., Tolstopjatova, E.G., Kondratiev, V.V. Synthesis and electrochemical properties of poly(3,4-dihydroxystyrene) and its composites with conducting polymers Synthetic Metals, 256 № 116151
  43. Lukyanov, D.A., Apraksin, R.V., Yankin, A.N., Vlasov, P.S., Levin, O.V., Tolstopjatova, E.G., Kondratiev, V.V. Synthesis and electrochemical properties of poly(3,4-dihydroxystyrene) and its composites with conducting polymers Synthetic Metals 256, art. no. 116151
  44. Petukhova, Y.V., Kudinova, A.A., Bobrysheva, N.P., Levin, O.V., Osmolowsky, M.G., Osmolovskaya, O.M. Polymer composites containing dispersed VO2 of various polymorphs: Effects of polymer matrix on functional properties Materials Chemistry and Physics 235, art. no. 121752
  45. Beletskii, E.V., Volosatova, Y.A., Eliseeva, S.N., Levin, O.V. The Effect of Electrode Potential on the Conductivity of Polymer Complexes of Nickel with Salen Ligands Russian Journal of Electrochemistry 55 (4), p. 339
  46. Samokhvalova, S.A., Ershov, V.A., Lukyanov, D.A., Vlasov, P.S., Levin, O.V. New Bis(salicylideneiminate) Nickel(II) Complexes with Carboxyethylene Linker Connecting Imine Groups and Their Electrochemical Polymerization Russian Journal of General Chemistry 89 (4), p. 852
  47. Androsov, D.V., Strelnikov, A.A., Konev, A.S., Lukyanov, D.A., Kazakova, A.V., Levin, O.V., Khlebnikov, A.F. Photogalvanic eff ect in porphyrin-pyrrolo[3′,4′:1,9]-(C60-I h)[5,6]fullerene-2′,5′-dicarboxylate systems Russian Chemical Bulletin 68 (4), p. 825
  48. Vereshchagin, A.A., Vlasov, P.S., Konev, A.S., Yang, P., Grechishnikova, G.A., Levin, O.V. Novel highly conductive cathode material based on stable-radical organic framework and polymerized nickel complex for electrochemical energy storage devices Electrochimica Acta 295, p. 1075
  49. Yankin, A.N., Lukyanov, D.A., Beletskii, E.V., Bakulina, O.Y., Vlasov, P.S., Levin, O.V. Aryl-Aryl Coupling of Salicylic Aldehydes through Oxidative CH-activation in Nickel Salen Derivatives ChemistrySelect 4 (30), p. 8886
  50. Lukyanov, D.A., Funt, L.D., Konev, A.S., Povolotskiy, A.V., Vereshchagin, A.A., Levin, O.V., Khlebnikov, A.F. Novel homogeneous photocatalyst for oxygen to hydrogen peroxide reduction in aqueous media Photochemical and Photobiological Sciences 18 (8), p. 1982
  51. Wang, D., Xiao, L., Yang, P., Xu, Z., Lu, X., Du, L., Levin, O., Ge, L., Pan, X., Zhang, J., An, M. Dual-nitrogen-source engineered Fe-Nx moieties as a booster for oxygen electroreduction Journal of Materials Chemistry A 7 (18), p. 11007
  52. Konev, A.S., Kayumov, M.Y., Karushev, M.P., Novoselova, Y.V., Lukyanov, D.A., Alekseeva, E.V., Levin, O.V. Polymeric Metal Salen-Type Complexes as Catalysts for Photoelectrocatalytic Hydrogen Peroxide Production ChemElectroChem5 (21), p. 3138
  53. Lu, X., Du, L., Wang, D., Yang, P., Liu, L., Zhang, J., An, M., Levin, O., Wang, J., Ge, L. Highly Dispersed Cu−NX Moieties Embedded in Graphene: A Promising Electrocatalyst towards the Oxygen Reduction Reaction ChemElectroChem 5 (21), p. 3323
  54. Petukhova, Y.V., Mosiagin, I.P., Mezenov, I.A., Sarnovskiy-Gonzalez, A.D., Ubyivovk, E.V., Bobrysheva, N.P., Levin, O.V., Osmolowsky, M.G., Osmolovskaya, O.M. Fabrication of composite nanoparticles based on VO2 with given structure and its optical and electrochemical performance Journal of Physics and Chemistry of Solids 121, p. 128
  55. Alekseeva, E.V., Ershov, V.A., Konev, A.S., Levin, O.V. Dependence of stability of the polymerizesd nickel complexes with schiff bases on the structure of the ligand diimine bridge ECS Transactions 87 (1), p. 167
  56. Novozhilova M.V., Danilova Y.S., Karushev M.P., Timonov A.M., Malev V.V., Levin O.V. Oxygen Electroreduction Catalysts Based on Polymer Complexes of Nickel with Schiff Bases Russian Journal of Electrochemistry Vol. 54 ( 10 ) p. 769
  57. Kuznetsov N., Yang P., Gorislov G., Zhukov Y., Bocharov V., Malev V., Levin O. Electrochemical transformations of polymers formed from nickel (II) complexes with salen-type ligands in aqueous alkaline electrolytes Electrochimica Acta Vol. 271 ( ) p. 190
  58. Ershov V.A., Alekseeva E.V., Konev A.S., Chirkov N.S., Stelmashuk T.A., Levin O.V. Effect of Structure of Polymeric Nickel Complexes with Salen-Type Ligands on the Rate of Their Electroactivity Decay in Solutions of Water-Containing Electrolytes Russian Journal of General Chemistry Vol. 88 ( 2 ) p. 277
  59. Grevtsev A.S., Levin O.V., Tverjanovich A.S. Microwave assisted polyol synthesis of CuGa Se 2 nanoparticles for solar cell application Functional Materials Letters Vol. 10 (4) p.
  60. Anishchenko D.V., Levin O.V., Malev V.V. Double Layer Structural Effects in Cyclic Voltammetry Curves Complicated with Non-Equilibrium Injection of Charge Carriers into Redox Polymer Films Electrochimica Acta Vol. 241 ( ) p. 375
  61. Alekseeva E.V., Chepurnaya I.A., Malev V.V., Timonov A.M., Levin O.V. Polymeric nickel complexes with salen-type ligands for modification of supercapacitor electrodes: impedance studies of charge transfer and storage properties Electrochimica Acta Vol. 225 ( ) p. 378
  62. Vereschagin A.A., Sizov V.V., Vlasov P.S., Alekseeva E.V., Konev A.S., Levin O.V. Water-stable [Ni(salen)]-type electrode material based on phenylazosubstituted salicylic aldehyde imine ligand New Journal of Chemistry Vol. 41 ( 22 ) p. 13918
  63. Eliseeva S.N., Alekseeva E.V., Vereshchagin A.A., Volkov A.I., Vlasov P.S., Konev A.S., Levin O.V. Nickel-Salen Type Polymers as Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries Macromolecular Chemistry and Physics Vol. 218 ( 24 ) p.
  64. Novozhilova M.V., Smirnova E.A., Karushev M.P., Timonov A.M., Malev V.V., Levin O.V. Synthesis and study of catalysts of electrochemical oxygen reduction reaction based on polymer complexes of nickel and cobalt with Schiff bases Russian Journal of Electrochemistry Vol. 52 ( 12 ) p. 1183
  65. Vereshchagin A.A., Sizov V.V., Verjuzhskij M.S., Hrom S.I., Volkov A.I., Danilova J.S., Novozhilova M.V., Laaksonen A., Levin O.V. Interaction of amines with electrodes modified by polymeric complexes of Ni with salen-type ligands Electrochimica Acta Vol. 211 ( ) p. 726
  66. Konev A.S., Khlebnikov A.F., Levin O.V., Lukyanov D.A., Zorin I.M. Photocurrent in Multilayered Assemblies of Porphyrin-Fullerene Covalent Dyads: Evidence for Channels for Charge Transport ChemSusChem Vol. 9 ( 7 ) p. 676
  67. Anishchenko D.V., Levin O.V., Malev V.V. Quasi-equilibrium voltammetric curves of polaron-conducting polymer films Electrochimica Acta Vol. 188 ( ) p. 480
  68. Levin O.V., Kuznetsov N.A. Hydrogen evolution reactions on carbon materials potentially useful in double-layer supercapacitors Russian Journal of General Chemistry Vol. 85 ( 12 ) p. 2699
  69. Smirnova E.A., Karushev M.P., Timonov A.M., Alekseeva E.V., Levin O.V., Malev V.V. New functional materials based on conductive polymer—metal complexes modified with metallic nanoelectrodes Russian Chemical Bulletin Vol. 64 ( 8 ) p. 1919
  70. Tolstoy V.P., Lobinsky A.A., Levin O.V., Kuklo L.I. Direct synthesis of Ni2Al(OH)7-x(NO3)x·nH2O layered double hydroxide nanolayers by SILD and their capacitive performance Materials Letters Vol. 139 ( ) p. 4
  71. Konev A.S., Khlebnikov A.F., Prolubnikov P.I., Mereshchenko A.S., Povolotskiy A.V., Levin O.V., Hirsch A. Synthesis of new porphyrin-fullerene dyads capable of forming charge-separated states on a microsecond lifetime scale Chemistry - A European Journal Vol. 21 ( 3 ) p. 1237
  72. Eliseeva S.N., Levin O.V., Tolstopjatova E.G., Alekseeva E.V., Apraksin R.V., Kondratiev V.V. New functional conducting poly-3,4-ethylenedioxythiopene: polystyrene sulfonate/ carboxymethylcellulose binder for improvement of capacity of LiFePO4-based cathode materials Materials Letters Vol. 161 ( ) p. 117
  73. Eliseeva S.N., Levin O.V., Tolstopyatova E.G., Alekseeva E.V., Kondratiev V.V. Effect of addition of a conducting polymer on the properties of the LiFePO4-based cathode material for lithium-ion batteries Russian Journal of Applied Chemistry Vol. 88 ( 7 ) p. 1146
  74. Levin O.V., Eliseeva S.N., Alekseeva E.V., Tolstopjatova E.G., Kondratiev V.V. Composite LiFePO4/poly-3,4-ethylenedioxythiophene cathode for lithium-ion batteries with low content of non-electroactive components International Journal of Electrochemical Science Vol. 10 ( 10 ) p. 8175
  75. Kondratiev V.V., Levin O.V., Malev V.V. Charge transfer and electrochemical reactions at electrodes modified with pristine and metal-containing films of conducting polymers Advances in Conducting Polymers Research Vol. ( ) p. 79
  76. Malev V.V., Levin O.V., Kondratiev V.V. Voltammetry of electrodes modified with pristine and composite polymer films; Theoretical and experimental aspects to the memory of Prof. Veniamin Levich. Electrochimica Acta Vol. 122 ( ) p. 234
  77. Levin O., Kazakov S., Antipov E. Solid energy: A report on the 18th international symposium on the reactivity of solids Powder Diffraction Vol. 29 ( 4 ) p. 404
  78. Konev A.S., Lukyanov D.A., Vlasov P.S., Levin O.V., Virtsev A.A., Kislyakov I.M., Khlebnikov A.F. The implication of 1,3-dipolar cycloaddition of azomethine ylides to the synthesis of main-chain porphyrin oligomers Macromolecular Chemistry and Physics Vol. 215 ( 6 ) p. 516
  79. Sizov V.V., Novozhilova M.V., Alekseeva E.V., Karushev M.P., Timonov A.M., Eliseeva S.N., Vanin A.A., Malev V.V., Levin O.V. Redox transformations in electroactive polymer films derived from complexes of nickel with SalEn-type ligands: computational, EQCM, and spectroelectrochemical study Journal of Solid State Electrochemistry Vol. 19 ( 2 ) p. 453
  80. Malev V.V., Levin O.V., Timonov A.M. Quasi-equilibrium voltammetric curves resulting from the existence of two immobile charge carriers within electroactive polymer films Electrochimica Acta Vol. 108 ( ) p. 313
  81. Levin O.V., Karushev M.P., Timonov A.M., Alekseeva E.V., Zhang S., Malev V.V. Charge transfer processes on electrodes modified by polymer films ofmetal complexes with Schiff bases Electrochimica Acta Vol. 109 ( ) p. 153
  82. Malev V.V., Levin O.V. Criteria of the absence of short-range interactions within electroactive polymer films Electrochimica Acta Vol. 80 ( ) p. 426
  83. Malev V.V., Levin O.V. Electrical currents resulting from reduction/oxidation processes of tested particles on "inner" and "outer" surfaces of electroactive polymer films Russian Journal of Electrochemistry Vol. 48 ( 4 ) p. 375
  84. Malev V.V., Levin O.V. Electrical currents resulting from reduction/oxidation processes of tested particles on electrodes modified with metal-containing polymer films Electrochimica Acta Vol. 56 ( 10 ) p. 3586
  85. Skompska M., Vorotyntsev M.A., Rajchowska A., Levin O.V. Mixed solutions of silver cation and chloride anion in acetonitrile: Voltammetric and EQCM study Physical Chemistry Chemical Physics Vol. 12 ( 35 ) p. 10525
  86. Malev V.V., Levin O.V. Limiting current to a rotating disk electrode modified with an electroactive polymeric film in the presence of a redox pair in the adjacent solution volume Russian Journal of Electrochemistry Vol. 44 ( 1 ) p. 91
  87. Levin O.V., Kondratiev V.V., Malev V.V. Using the rotating disk electrode for evaluating film porosity of conductive polymers Russian Journal of Electrochemistry Vol. 44 ( 1 ) p. 98
  88. Malev V.V., Levin O.V., Vorotyntsev M.A. Effect of interparticle interactions on the rate of injection of charge carriers into electroactive polymer films Russian Journal of Electrochemistry Vol. 43 ( 9 ) p. 1016
  89. Malev V.V., Levin O.V., Vorotyntsev M.A. Model treatment of double layer charging in electroactive polymer films with two kinds of charge carriers Electrochimica Acta Vol. 52 ( 1 ) p. 133
  90. Levin O., Kondratiev V., Malev V. Charge transfer processes at poly-o-phenylenediamine and poly-o-aminophenol films Electrochimica Acta Vol. 50 ( 07.авг ) p. 1573
  91. Levin O.V., Kondrat'ev V.V., Malev V.V. Electrochemical properties of poly-o-phenylenediamine films in solutions with variable concentration of hydronium ions Russian Journal of Electrochemistry Vol. 40 ( 1 ) p. 91
  92. Kurdakova V.V., Kondrat'ev V.V., Levin O.V., Malev V.V. Cyclic voltammetry and the impedance of electrodes modified by indium(III) hexacyanoferrate films Russian Journal of Electrochemistry Vol. 38 ( 11 ) p. 1192
  93. Malev V.V., Levin S.V. Analysis of strains of the nerve fibre on excitation Biophysics Vol. 33 ( 3 ) p. 518
  94. Levin S.V., Malev V.V. Effect of elastic properties of the crab axon sheath on the movement of nerve fibers at the action potential [Vliianie uprugikh svoǐstv obolochki aksona kraba na dvizhenie nervnogo volokna pri potentsiale deǐstviia.] Tsitologiya Vol. 29 ( 5 ) p. 569
  95. Malev V.V., Levin S.V., Troshin A.S. Mechanics of the excited nerve fiber [K mekhanike vozbuzhdennogo nervnogo volkna.] Doklady Akademii nauk SSSR Vol. 281 ( 3 ) p. 715
  96. В. В. Малев, О. В. Левин, М. А. Воротынцев Влияние межчастичных взаимодействий на скорости инжекции носителей тока в пленки электроактивных полимеров // Электрохимия, 2007. — № 9. — С. 1070-1079.

Новости

  • Пиктограмма статьи "Nickel-Salen Type Polymers as Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries" Svetlana N. Eliseeva, Elena V. Alekseeva, Anatoliy A. Vereshchagin, Alexey I. Volkov, Petr S. Vlasov, Alexander S. Konev and Oleg V. Levin размещена на обложке декабрьского выпуска журнала Macromolecular Chemistry and Physics, как одной из значимых статей номера.
  • 1 июня 2017 года Институт химии СПбГУ, как ведущее научное и образовательное учреждение РФ в сфере электрохимии, посетила делегация учёных и инженеров из государственной аэрокосмической корпорации (CASC) КНР. Читать далее...