Abstract: Пористые углеродные материалы обладают рядом преимуществ, в том числе низкой плотностью, большой удельной поверхности, развитой пористой структурой, высокой химической стабильностью и хорошей электропроводностью, а также низкой стоимостью. Эти характеристики делают их весьма перспективными электродами электрохимических накопителей энергии, в частности, литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. Химическая модификация углеродных материалов различными редокс-активными серосодержащими функциональными группами будет способствовать адсорбции ионов щелочных металлов и увеличению емкости электродного материала. Это делает модифицированные углеродные материалы перспективными электродами литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. В данной работе в качестве исходного пористого углеродного анодного материала использовался материал, полученный методом химического осаждения из паровой фазы из этанола на темплатных наночастицах оксида кальция. Данный материал обладает высокой площадью поверхности около 1200 м2/г и мезопористой структурой. При плотности тока 0.1 А/г, емкость материала составляет 110 мА·ч/г в натрий-ионных аккумуляторах и 440 мА·ч/г в литий-ионных аккумуляторах. Фторирование пористого углеродного материала использовалось как предварительная модификация с целью увеличения концентрации серы при дальнейшей обработке. Исходный и фторированный пористые углеродные материалы подвергались быстрому нагреву в атмосфере сероводорода при 400 °С. Морфология, состав и строение образцов исследовалось методами электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и спектроскопии тонкой структуры рентгеновского поглощения. Методами рентгеновской спектроскопии было исследовано взаимодействие лития и натрия с модифицированным серой пористым углеродным материалом, для этого на исходные и модифицированные образцы проводилось осаждение атомов металлов из паровой в условиях высокого вакуума. Электрохимические испытания модифицированных серой пористых углеродных материалов в качестве анодов в литий- и натрий-ионных батареях проводилось в гальваностатическом и потенциостатическом режимах, с использованием спектроскопии электрохимического импеданса. Из рентгеноспектрального анализа были выявлены высокая концентрация лития и сильное взаимодействие лития с углеродом на поверхности серосодержащего углеродного материала, что объясняет его улучшенные электрохимические свойства. Полученные результаты будут способствовать пониманию электрохимических процессов, протекающих в серосодержащих углеродных анодных материалах литий- и натрий-ионных аккумуляторов. Благодарности Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант 25-23-00921.

Cite: Федосеева Ю.В. , Лисица Е.В. , Ворфоломеева А.А. , Сысоев В.И. , Булушева Л.Г. , Окотруб А.В.
Модифицированные серой пористый углеродные анодные материалы литий- и натрий-ионных аккумуляторов
XIX Международная конференция «Актуальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах» и сателлитная конференция XIV Международная конференция для молодых ученых «Менделеев 2026» по электрохимии и смежным дисциплинам 14 сент. - 19 окт. 2026