ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

Для цитирования:

Хатмуллина К. Г., Юдина А. В., Баймуратова Г. Р., Тулибаева Г. З., Мумятов А. В., Ярмоленко О. В. Нанокомпозитный полимерный гель-электролит для твердотельного литий-органического аккумулятора // Электрохимическая энергетика. 2026. Т. 26, вып. 3. С. 158-167. DOI: 10.18500/1608-4039-2026-26-3-158-167, EDN: ZNYYZG

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 34)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Электролиты для химических источников тока
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.6.018.2
DOI: 
10.18500/1608-4039-2026-26-3-158-167
EDN: 
ZNYYZG

Нанокомпозитный полимерный гель-электролит для твердотельного литий-органического аккумулятора

Авторы: 
Хатмуллина Кюнсылу Гумеровна, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Юдина Алёна Владимировна, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Баймуратова Гузалия Рафиковна, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Тулибаева Галия Зайнетдиновна, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Мумятов Александр Валерьевич, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Ярмоленко Ольга Викторовна, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Аннотация: 

Работа посвящена разработке прототипа твердотельного литиевого аккумулятора на основе нанокомпозитного полимерного гель-электролита с введением до 50 мас.% ионной жидкости (тетрафторбората 1-этил-3-метилимидазолия), которая остается жидкой до Tразл = 320°С. Для этой цели был выбран органический катодный материал – поли(фенилфеназин), в который при окислении функциональных групп интеркалируется тетрафторборатный анион. Показано, что при испытаниях в течение 100 циклов заряда-разряда прототип литий-органического аккумулятора имеет высокий средний потенциал 3.3 В при максимальной разрядной емкости 150 мА·ч/г в расчете на активное вещество катода при плотности тока С/4.

Ключевые слова: 
нанокомпозитный полимерный гель-электролит
ионная жидкость
твердотельный литий-органический аккумулятор
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, проект № 124013000743-3 в рамках государственного задания ФИЦ ПХФ и МХ РАН (FFSG-2024-0008).
Список источников: 
  1. Abraham K. M., W. A. van Schalkwijk, Hassoun J. Lithium Batteries. Advanced Technologies and Applications. Ed. by B. Scrosati. Wiley, 2018. 390 р.
  2. Manthiram A., Yu X., Wang S. Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes. Nature Reviews Materials, 2017, vol. 2, art. 16103. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2016.103
  3. Kim J., Kim Y., Yoo J., Kwon G., Ko Y., Kang K. Organic batteries for a greener rechargeable world. Nature Reviews Materials, 2023, vol. 8, pp. 54– 70. https://doi.org/10.1038/s41578-022-00478-1
  4. Poizot P., Gaubicher J., Renault S., Dubois L., Liang Y., Yao Y. Opportunities and challenges for organic electrodes in electrochemical energy storage. Chemical Reviews, 2020, vol. 120, pp. 6490–6557. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00482
  5. Gu T., Zhou M., Huang B., Cao S., Wang J., Tang Y., Wang K., Cheng S., Jiang K. Advanced Liorganic batteries with super-high capacity and long cycle life via multiple redox reactions. Chemical Engineering Journal, 2019, vol. 373, pp. 501–507. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.062
  6. Song Z., Chen F., Martinez-Ibañez M., Feng W., Forsyth M., Zhou Z., Armand M., Zhang H. A reflection on polymer electrolytes for solid-state lithium metal batteries. Nature Communications, 2023, vol. 14, art. 4884. https://doi.org/10.1038/s41467-023-40609-y
  7. Lopez J., Mackanic D. G., Cui Y., Bao Z. Designing polymers for advanced battery chemistries. Nature Reviews Materials, 2019, vol. 4, pp. 312–330. https://doi.org/10.1038/s41578-019-0103-6
  8. Simonetti E., Carewska M., Maresca G., Francesco M. D., Appetecchi G. B. Highly conductive, ionic liquid-based polymer electrolytes. Journal of The Electrochemical Society, 2016, vol. 164, pp. A6213– A6219. https://doi.org/10.1149/2.0331701jes
  9. Boaretto N., Meabe L., Martinez-Ibañez M., Armand M., Zhang H. Review–polymer electrolytes for rechargeable batteries: From nanocomposite to nanohybrid. Journal of The Electrochemical Society, 2020, vol. 167, art. 070524. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab7221
  10. Slesarenko N. A., Chernyak A. V., Khatmullina K. G., Baymuratova G. R., Yudina A. V., Tulibaeva G. Z., Shestakov A. F., Volkov V. I., Yarmolenko O. V. Nanocomposite Polymer Gel Electrolyte Based on TiO2 Nanoparticles for Lithium Batteries. Membranes, 2023, vol. 13, art. 776. https://doi.org/10.3390/membranes13090776
  11. Khatmullina K. G., Slesarenko N. A., Chernyak A. V., Baymuratova G. R., Yudina A. V., Berezin M. P., Tulibaeva G. Z., Slesarenko A. A., Shestakov A. F., Yarmolenko O. V. New Network Polymer Electrolytes Based on Ionic Liquid and SiO2 Nanoparticles for Energy Storage Systems. Membranes, 2023, vol. 13, iss. 6, art. 548. https://doi.org/10.3390/membranes13060548
  12. Slesarenko N. A., Chernyak A. V., Khatmullina K. G., Yudina A. V., Slesarenko A. A., Chernyaev D. A., Yarmolenko O. V. The Ion Transport Properties in Ionic-Liquid-Added Polymer Gel Electrolytes for Lithium Electrochemical Systems. Russian Journal of Electrochemistry, 2025, vol. 61, no. 6, pp. 274–285. https://doi.org/10.1134/S1023193525600282
  13. Slesarenko N. A., Chernyak A. V., Volkov V. I., Khatmullina K. G., Yudina A. V., Tulibaeva G. Z., Slesarenko A. A., Baymuratova G. R., Shestakov A. F., Yarmolenko O. V. The role of diglyme and tetraglyme in the formation of ion transport pathways in gel electrolytes based on polyethylene glycol diacrylate. Mendeleev Communications, 2025, vol. 35, pp. 746–748. https://doi.org/10.71267/mencom.7792
  14. Baymuratova G. R., Yudina A. V., Khatmullina K. G., Slesarenko A. A., Yarmolenko O. V. The Effect of TiO2 Nanoparticles and the Liquid-Phase Therapy on the Resistance of the Interphase Lithium/Polymer Electrolyte with the Introduction of Ionic Liquid. Russian Journal of Electrochemistry, 2024, vol. 60, no. 10, pp. 807–812. https://doi.org/10.1134/S102319352470037X
  15. Yarmolenko O. V., Khatmullina K. G., Baymuratova G. R., Emelianov N. A., Baimuratova R. K., Yudina A. V. Influence of TiO2 and SiO2 Nanoparticles on the Properties of Polymer Electrolytes Based on Ionic Liquid and Lithium Salt. High Energy Chemistry, 2023, vol. 57, no. 2, pp. S375–S382. https://doi.org/10.1134/S0018143923080258
  16. Dantas R., Ribeiro C., Souto M. Organic electrodes based on redox-active covalent organic frameworks for lithium batteries. Chemical Communications, 2024, vol. 60, pp. 138–149. https://doi.org/10.1039/D3CC04322C
  17. Baskoro F., Sharma S. U., Lammiduk Lubis A., Yen H.-J. Recent advances in p-type polymeric electrode materials towards high-voltage 4.0 V-class organic lithium-ion batteries (Review Article). Journal Materials Chemistry A, 2025, vol. 13, pp. 1552–1589. https://doi.org/10.1039/D4TA06028H
  18. Kapaev R. R., Obrezkov F. A., Stevenson K. J., Troshin P. A. Metal-ion batteries meet supercapacitors: High capacity and highrate capability rechargeable batteries with organic cathodes and Na/K alloy anode. Chemical Communications, 2019, vol. 55, pp. 11758–11761. https://doi.org/10.1039/C9CC05745E
  19. Yudina A. V., Baymuratova G. R., Mumyatov A. V., Tulibaeva G. Z., Kabachkov E. N., Troshin P. A., Shestakov A. F., Yarmolenko O. V. Features of the SiO2 addition to the operation of a polyimide cathode in a sodium battery. Mendeleev Communnications, 2022, vol. 32, pp. 655–657. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2022.09.029
  20. Gannett C. N., Peterson B. M., MelecioZambrano L., Trainor C. Q., Fors B. P., Abruña H. D. Performance Optimization and Fast Rate Capabilities of Novel Polymer CathodeMaterials through Balanced Electronic and Ionic Transport. Journal Materials Chemistry A. 2021, vol. 9, art. 5657. https://doi.org/10.1039/d0ta11099j
  21. Perdew J. P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple. Physical Review Letters, 1996, vol. 77, pp. 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  22. Laikov D. N. Fast Evaluation of Density Functional Exchange-Correlation Terms Using the Expansion of the Electron Density in Auxiliary Basis Sets. Chemical Physics Letters, 1997, vol. 281, pp. 151–156.
Поступила в редакцию: 
21.07.2026
Принята к публикации: 
17.08.2026
Опубликована: 
30.09.2026