Органические электродные материалы для химических источников тока

Наиболее значимые публикации
Volkov A. I., Konev A. S., Alekseeva E. V., Levin O. V. Direct electrochemical co-polymerization of EDOT and hydroquinone. // Journal of Materials Chemistry A. 2025. Т. 13. Vol. 13. № —. с. 18503–18517. Ссылка DOI:10.1039/d4ta07307j.
Статья посвящена созданию органических электродных материалов на основе прямой электрохимической сополимеризации 3,4-этилендиокси-тиофена (EDOT) и гидрохинона. Показано, что метод формирует истинный сополимер PEDOT/QH₂, где олиготиофеновые фрагменты регулярно «прерываются» хинонными звеньями; степень насыщения хиноном и длина олиготиофеновых участков управляются соотношением QH₂:EDOT на стадии зарождения полимера. Такой подход обеспечивает равномерное распределение проводящей и емкостной компонент без сложного предварительного синтеза мономеров и позволяет достигать удельной емкости до ~112 мА·ч·г⁻¹ по всему материалу, что подтверждает потенциал сополимеров типа PEDOT–хинон для устройств накопления энергии.

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. 2021. Т. 490. Vol. 490. № —. Статья 229548. Ссылка DOI:10.1016/j.jpowsour.2021.229548.
В этой работе предложен и исследован метод химической защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания при перегрузке. На поверхность токоприёмника наносится тонкий слой редокс-проводящего полимерного комплекса [Ni(salen)], обладающий потенциорезистивным эффектом – при превышении безопасного потенциала слой переходит в непроводящее состояние. Такой “умный” полимерный предохранитель предотвращает дальнейший заряд и тепловой разгон батареи, эффективно изолируя катод до устранения нештатного режима. Показано, что после возвращения напряжения в нормальный диапазон проводимость слоя восстанавливается, и аккумулятор продолжает работу без повреждений.

Kulikov I. R., Panjwani N. A., Vereshchagin A. A., Spallek D., Lukianov 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. Т. 15. Vol. 15. № 8. с. 3275–3290. Ссылка DOI:10.1039/d2ee01149b.
Статья посвящена созданию нового гибридного полимерного материала для органических аккумуляторов на основе комплекса Ni(сален) с ковалентно присоединёнными радикальными группами TEMPO. Редокс-проводящий полимер Ni(Salen)-TEMPO сочетает электронную проводимость металлополимерной цепи и высокую ёмкость за счёт обратимой оксидно-восстановительной реакции TEMPO-фрагментов. В прототипах аккумуляторов такой материал продемонстрировал повышенную удельную ёмкость (~95–100 мА·ч г^-1) и мощностные характеристики без добавок проводящего наполнителя, значительно превосходя ранее известные аналоги. Результаты подтверждают перспективность подхода совмещения проводящих координационных полимеров с органическими радикалами для создания эффективных экологичных источников тока.

Alekseeva E. V., Stelmashuk T., Ershov V., Levin O. V. Low-temperature energy storage performance of NiSalen type polymer and it's composite with SWCNT. // Electrochimica Acta. 2021. Т. 383. Vol. 383. № —. Статья 138309. Ссылка DOI:10.1016/j.electacta.2021.138309.
Статья посвящена поведению электроактивных полимерных материалов при низких (отрицательных) температурах. Исследован полимер – комплекс никеля с тетрадендатным Шиффовым основанием (Ni-сален), перспективный как катодный материал батарей. Показано, что при снижении температуры до -30 °С ёмкость и проводимость Ni-сален-полимера снижаются незначительно, благодаря тому что процесс переноса заряда в нём носит внутримолекулярный характер и слабо зависит от диффузии ионов. Это указывает на высокий потенциал таких полимеров для низкотемпературных аккумуляторов, где традиционные материалы теряют эффективность.

Патенты

• Белецкий Е.В., Левин О.В. Способ плазменно-электрохимической обработки графита из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Патент № RU2825576C1. Дата приоритета 20.12.2023.
• Лукьянов Д.А., Власов П.С., Левин О.В. Салицилальдиминовые координационные полимеры с переходными металлами для активных катодных материалов и способ их получения. Патент № RU2767056C2. Дата приоритета 12.10.2021.
• Левин О.В., Белецкий Е.В., Лукьянов Д.А. Электрод для защиты от повреждения аккумулятора в случае короткого замыкания. Патент № RU2773501C1. Дата приоритета 14.09.2021.
• Лукьянов Д.А., Власов П.С., Апраксин Р.В., Толстопятова Е.Г., Левин О.В., Кондратьев В.В. Полимерные поли-хинон-политиофеновые композиции для электрохимических источников тока. Патент № RU2020104641. Дата приоритета 31.01.2020.
• Лукьянов Д.А., Власов П.С., Толстопятова Е.Г., Левин О.В., Кондратьев В.В. Анионный полимер, содержащий орто-хинонный фрагмент, и способ его получения. Патент № RU2767056C2. Дата приоритета 31.01.2020.
• Левин О.В., Белецкий Е.В., Лукьянов Д.А. Электрод с защитным подслоем для предотвращения разрушения при пожаре литий-ионных аккумуляторов. Патент № RU2726938C1. Дата приоритета 10.09.2019.
• Левин О.В., Лукьянов Д.А. Электроактивный полимер, способ его получения и электрод для энергосберегающих устройств на его основе. Патент № RU2762028C2. Дата приоритета 05.12.2018.
• Левин О.В., Новожилова М.В., Алексеева Е.В., Верюжский М.С., Верещагин А.А. Определение аминов в безводных растворах. Патент № RU2613880C2. Дата приоритета 15.09.2015.
• Кондратьев В.В., Левин О.В., Толстопятова Е.Г., Елисеева С.Н., Алексеева Е.В. Композитный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов. Патент № RU2584678C1. Дата приоритета 30.12.2014.
• Joon-Hyung Lee, Andriy Kvasha, Oleg V. Levin. Positive active material for lithium secondary battery and method of manufacturing same. Патент № US8986889B2. Дата приоритета 02.11.2010.