Inion Sulfocation Membranes Plasticized with Propylene Carbonate
- 作者: Kayumov R.R.1, Lochina A.A.1,2, Lapshin A.N.1, Bakirov A.V.3,4, Shmygleva L.V.1
-
隶属关系:
- Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences
- Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)
- Enikolopov Institute of Synthetic Polymeric Materials of the Russian Academy of Sciences
- Kurchatov Institute
- 期: 卷 14, 编号 4 (2024)
- 页面: 276-287
- 栏目: Articles
- URL: https://vestnikugrasu.org/2218-1172/article/view/674216
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117224040037
- EDN: https://elibrary.ru/MQBQAN
- ID: 674216
如何引用文章
详细
The rapidly developing field of portable energy sources requires the search and development of effective materials for such devices. To improve the safety of the most common metal-ion batteries (lithium- and sodium-ion), instead of a liquid electrolyte, it is proposed to use a gel-polymer electrolyte with unipolar conductivity based on a Nafion-like electrolyte (Inion), plasticized with aprotic solvents. The work presents the results of a study of the thermal stability, molecular structure and supramolecular packing, as well as ionic conductivity of the Inion membrane in lithium and sodium forms, plasticized with propylene carbonate, using methods of simultaneous thermal analysis, IR spectroscopy, small-angle X-ray scattering and impedance spectroscopy.
全文:

作者简介
R. Kayumov
Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences
编辑信件的主要联系方式.
Email: shmygleval@mail.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka
A. Lochina
Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)
Email: shmygleval@mail.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka; Dolgoprudny
A. Lapshin
Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences
Email: shmygleval@mail.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka
A. Bakirov
Enikolopov Institute of Synthetic Polymeric Materials of the Russian Academy of Sciences; Kurchatov Institute
Email: shmygleval@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow
L. Shmygleva
Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences
Email: shmygleval@mail.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka
参考
- Elbinger L., Enke M., Ziegenbalg N., Brendel J.C., Schubert U.S. // Energy Storage Mater. 2024. V. 65. P. 103063. doi: 10.1016/j.ensm.2023.103063.
- Gao X., Yang J., Xu Z., Nuli Y., Wang J. // Energy Storage Mater. 2023. V. 54. P. 382. doi: 10.1016/j.ensm.2022.10.046.
- Liu Y., Zhao C., Du J., Zhang X., Chen A., Zhang Q. // Small. 2023. V. 19. doi: 10.1002/smll.202205315.
- Sun B., Sun Z., Yang Y., Huang X.L., Jun S.C., Zhao C., Xue J., Liu S., Liu H.K., Dou S.X. // ACS Nano. 2024. V. 18. P. 28. doi: 10.1021/acsnano.3c08240.
- Aslfattahi N., Samylingam L., Kiai M.S., Kadirgama K., Kulish V., Schmirler M., Said Z. // J. Energy Storage. 2023. V. 72. P. 108781. doi: 10.1016/j.est.2023.108781.
- Doyle M., Fuller T.F., Newman J. // Electrochim. Acta. 1994. V. 39. P. 2073. doi: 10.1016/0013-4686(94)85091-7.
- Zhang H., Li C., Piszcz M., Coya E., Rojo T., Rodriguez-Martinez L.M., Armand M., Zhou Z. // Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. P. 797. doi: 10.1039/c6cs00491a.
- Gao J., Sun C., Xu L., Chen J., Wang C., Guo D., Chen H. // J. Power Sources. 2018. V. 382. P. 179. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.01.063.
- Cao C., Wang H., Liu W., Liao X., Li L. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. P. 16110. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.12.119.
- Liang H.Y., Qiu X.P., Zhang S.C., Zhu W.T., Chen L.Q. // J. Appl. Electrochem. 2004. V. 34. P. 1211. doi: 10.1007/s10800-004-1767-0.
- Nicotera I., Simari C., Agostini M., Enotiadis A., Brutti S. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 27406. doi: 10.1021/acs.jpcc.9b08826.
- Simari C., Tuccillo M., Brutti S., Nicotera I. // Electrochim. Acta. 2022. V. 410. P. 139936. doi: 10.1016/j.electacta.2022.139936.
- Воропаева Д.Ю., Новикова С.А., Ярославцев А.Б. // Успехи химии. 2020. Т. 89. С. 1132..(англоязычная версия: Voropaeva D.Y., Novikova S.A., Yaroslavtsev A.B. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. P. 1132. doi: 10.1070/rcr4956)
- Kulova T., Skundin A., Chekannikov A., Novikova S., Stenina I., Kudryashova Y., Sinenko G. // Int. J. Electrochem. Sci. 2019. V. 14. P. 1451. doi: 10.20964/2019.02.10.
- Kulova T., Skundin A., Chekannikov A., Novikova S., Voropaeva D., Yaroslavtsev A. // Batteries. 2018. V. 4. P. 61. doi: 10.3390/batteries4040061.
- Воропаева Д.Ю., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. T. 12. С. 315. (англоязычная версия: Voropaeva D.Y., Yaroslavtsev A.B. // Membr. Membr. Technol. 2022. V. 4. P. 276. doi: 10.1134/S2517751622040102)
- Novikova S.A., Voropaeva D.Y., Yaroslavtsev A.B. // Inorg. Mater. 2022. V. 58. P. 333. doi: 10.1134/S0020168522040124.
- Yan T., Li F., Xu C., Fang H.-T. // Electrochim. Acta. 2022. V. 410. P. 140004. doi: 10.1016/j.electacta.2022.140004.
- Voropaeva D.Y., Safronova E.Y., Novikova S.A., Yaroslavtsev A.B. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. P. 287. doi: 10.1016/j.mencom.2022.05.001.
- Kayumov R.R., Radaeva A.P., Nechaev G.V., Lochina A.A., Lapshin A.N., Bakirov A.V., Glukhov A.A., Shmygleva L.V. // Solid State Ionics. 2023. V. 399. P. 116294. doi: 10.1016/j.ssi.2023.116294.
- Каюмов Р.Р., Радаева А.П., Крупина А.А., Тарусина А.А., Лапшин А.Н., Шмыглева Л.В. // Хим. Физика. 2023. Т. 42. С. 23. (англоязычная версия: Kayumov R.R., Radaeva A.P., Krupina A.A., Tarusina K.A., Lapshin A.N., Shmygleva L. V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. P. 801. doi: 10.1134/S1990793123040097).
- Krupina A.A., Kayumov R.R., Nechaev G. V, Lapshin A.N., Shmygleva L. V // Membranes. 2022. V. 12. P. 840. doi: 10.3390/membranes12090840.
- Voropaeva D., Novikova S., Stenina I., Yaroslavtsev A. // Polymers. 2023. V. 15. P. 4340. doi: 10.3390/polym15224340.
- Bushkova O. V, Sanginov E.A., Chernyuk S.D., Kayumov R.R., Shmygleva L.V., Dobrovolsky Yu.A., Yaroslavtsev A.B. // Membr. Membr. Technol. 2022. V. 4. P. 433. doi: 10.1134/S2517751622070010.
- Voropaeva D., Novikova S., Xu T., Yaroslavtsev A. // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. P. 10217. doi: 10.1021/acs.jpcb.9b08555.
- Prikhno I.A., Ivanova K.A., Don G.M., Yaroslavtsev A.B. // Mendeleev Commun. 2018. V. 28. P. 657. doi: 10.1016/j.mencom.2018.11.033.
- Mugtasimova K.R., Melnikov A.P., Galitskaya E.A., Ryzhkin I.A., Ivanov D.A., Sinitsyn V. V. // Key Eng. Mater. 2020. V. 869. P. 367. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.869.367' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.869.367.
- Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. P. 987. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00159.
- Sanginov E.A., Kayumov R.R., Shmygleva L. V., Lesnichaya V.A., Karelin A.I., Dobrovolsky Y.A. // Solid State Ionics. 2017. V. 300. P. 26. doi: 10.1016/j.ssi.2016.11.017.
- Doyle M., Lewittes M.E., Roelofs M.G., Perusich S.A., Lowrey R.E. // J. Memb. Sci. 2001. V. 184. P. 257. doi: 10.1016/S0376-7388(00)00642-6.
- Voropaeva D., Safronova E., Novikova S., Yaroslavtsev A. // J. Phys. Chem. C. 2024. V. 128. P. 4143. doi: 10.1021/acs.jpcc.3c07673
- Каюмов Р.Р., Шмыглева Л.В., Евщик Е.Ю., Сангинов Е.А., Попов Н.А., Бушкова О.В., Добровольский Ю.А. // Электрохимия. 2021. Т. 57. С. 507. (англоязычная версия: Kayumov R.R., Shmygleva L. V., Evshchik E.Y., Sanginov E.A., Popov N.A., Bushkova O.V., Dobrovolsky Y.A. // Russ. J. Electrochem. 2021. V. 57. P. 911. doi: 10.1134/s1023193521060045)
- Сангинов Е.А., Евщик Е.Ю., Каюмов Р.Р., Добровольский Ю.А. // Электрохимия. 2015. Т. 51. С. 1115. (англоязычная версия: Sanginov E.A., Evshchik E.Y., Kayumov R.R., Dobrovol’skii Y.A. // Russ. J. Electrochem. 2015. V. 51. P. 986. doi: 10.1134/S1023193515100122).
- Voropaeva D.Y., Novikova S.A., Kulova T.L., Yaroslavtsev A.B. // Solid State Ionics. 2018. V. 324. P. 28. doi: 10.1016/j.ssi.2018.06.002.
- Sanginov E.A., Borisevich S.S., Kayumov R.R., Istomina A.S., Evshchik E.Y., Reznitskikh O.G., Yaroslavtseva T.V., Melnikova T.I., Dobrovolsky Y.A., Bushkova O.V. // Electrochim. Acta. 2021. V. 373. P. 137914. doi: 10.1016/j.electacta.2021.137914.
- Ponrouch A., Monti D., Boschin A., Steen B., Johansson P., Palacín M.R. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 22. doi: 10.1039/c4ta04428b.
- Eshetu G.G., Elia G.A., Armand M., Forsyth M., Komaba S., Rojo T., Passerini S. // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. P. 2000093. doi: 10.1002/aenm.202000093.
- Li Z.-Y., Li Z., Fu J.-L., Guo X. // Rare Met. 2023. V. 42. P. 1. doi: 10.1007/s12598-022-02132-9.
- Lai H., Lu Y., Zha W., Hu Y., Zhang Y., Wu X., Wen Z. // Energy Storage Mater. 2023. V. 54. P. 478. doi: 10.1016/j.ensm.2022.10.032
- Gebert F., Knott J., Gorkin III R., Chou S.L., Dou S.X. // Energy Storage Mater. 2021. V. 36. P. 10. doi: 10.1016/j.ensm.2020.11.030
- Swiderska-Mocek A., Jakobczyk P., Lewandowski A. // J. Solid State Electrochem. 2017. V. 21. P. 2825. doi: 10.1007/s10008-017-3609-0.
- Qin M., Zeng Z., Cheng S., Xie J. // Interdiscip. Mater. 2023. V. 2. P. 308. doi: 10.1002/idm2.12077.
- Noerochim L., Prabowo R.S., Widyastuti W., Susanti D., Subhan A., Idris N.H. // Batteries. 2023. V. 9. P. 38. doi: 10.3390/batteries9010038.
- Ponrouch A., Dedryvère R., Monti D., Demet A.E., Ateba Mba J.M., Croguennec L., Masquelier C., Johansson P., Palacín M.R. // Energy Environ. Sci. 2013. V. 6. P. 2361. doi: 10.1039/c3ee41379a.
- Ponrouch A., Marchante E., Courty M., Tarascon J.-M., Palacín M.R. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 8572. doi: 10.1039/c2ee22258b.
- Shakourian-Fard M., Kamath G., Smith K., Xiong H., Sankaranarayanan S.K.R.S. // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 22747. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b04706.
- Kayumov R.R., Sanginov E.A., Shmygleva L. V., Radaeva A.P., Karelin A.I., Zyubin A.S., Zyubina T.S., Anokhin D. V., Ivanov D.A., Dobrovolsky Y.A. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. P. F3216. doi: 10.1149/2.0261907jes.
- Istomina A.S., Yaroslavtseva T. V., Reznitskikh O.G., Kayumov R.R., Shmygleva L. V., Sanginov E.A., Dobrovolsky Y.A., Bushkova O. V. // Polymers. 2021. V. 13. doi: 10.3390/polym13071150.
- Su L., Darling R.M., Gallagher K.G., Xie W., J.L., Badel A.F., Barton J.L., Cheng K.J., Balsara N.P., Moore J.S., et al. // J. Electrochem. Soc. 2016. V. 163. P. A5253. doi: 10.1149/2.03211601jes.
- Feldheim D.L., Lawson D.R., Martin C.R. // J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 1993. V. 31. P. 953. doi: 10.1002/polb.1993.090310805.
- Ikezawa Y., Ariga T. // Electrochim. Acta. 2007. V. 52. P. 2710. doi: 10.1016/j.electacta.2006.09.050.
- Захарова Ю.А., Сергеев В.Г. // Мембраны и мембранные технологии. 2023. T. 13. С. 194. (англоязычная версия: Zakharova Y.A., Sergeyev V.G. // Membr. Membr. Technol. 2023. V. 5. P. 168. doi: 10.1134/S2517751623030095)
- Karelin A.I., Kayumov R.R., Sanginov E.A., Dobrovolsky Y.A. // Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 2017. V. 178. P. 94. doi: 10.1016/j.saa.2017.01.062.
- Gruger A., Régis A., Schmatko T., Colomban P. // Vib. Spectrosc. 2001. V. 26. P. 215. doi: 10.1016/S0924-2031(01)00116-3.
- Liang Z., Chen W., Liu J., Wang S., Zhou Z., Li W., Sun G., Xin Q. // J. Memb. Sci. 2004. V. 233. P. 39. doi: 10.1016/j.memsci.2003.12.008.
- Карелин А.Е., Каюмов Р.Р., Сангинов Е.А., Добровольский Ю.А. // Мембраны и мембранные технологии. 2016. T. 6. С. 366. (англоязычная версия: Karelin A.I., Kayumov R.R., Sanginov E.A., Dobrovolsky Y.A. // Pet. Chem. 2016. V. 56. P. 1020. doi: 10.1134/S0965544116110074)
- Mochizuki T., Kakinuma K., Uchida M., Deki S., Watanabe M., Miyatake K. // ChemSusChem. 2014. V. 7. P. 729. doi: 10.1002/cssc.201301322.
- Tsao C.-S., Chang H.-L., Jeng U.-S., Lin J.-M., Lin T.-L. // Polymer. 2005. V. 46. P. 8430. doi: 10.1016/j.polymer.2005.06.010.
- Haubold H.-G., Vad T., Jungbluth H., Hiller P. // Electrochim. Acta. 2001. V. 46. P. 1559. doi: 10.1016/S0013-4686(00)00753-2.
- Mensharapov R., Ivanova N., Spasov D., Grigoriev S., Fateev V. // Polymers. 2022. V. 14. P. 4395. doi: 10.3390/polym14204395.
- Lu F., Gao X., Yan X., Gao H., Shi L., Jia H., Zheng L. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. P. 7626. doi: 10.1021/am401940y.
- Mazzapioda L., Lo Vecchio C., Danyliv O., Baglio V., Martinelli A., Navarra M.A. // Polymers. 2020. V. 12. P. 2019. doi: 10.3390/polym12092019.
- da Silva J.S., Carvalho S.G.M., da Silva R.P., Tavares A.C., Schade U., Puskar L., Fonseca F.C., Matos B.R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 13764. doi: 10.1039/D0CP01864C.
- Roche E.J., Pineri M., Duplessix R., Levelut A.M. // J. Polym. Sci. Polym. Phys. Ed. 1981. V. 19. P. 1. doi: 10.1002/pol.1981.180190101.
- Fujimura M., Hashimoto T., Kawai H. // Macromolecules. 1981. V. 14. P. 1309. doi: 10.1021/ma50006a032.
- Mazzapioda L., Piccolo F., Del Giudice A., Silvestri L., Navarra M.A. // Mater. Renew. Sustain. Energy. 2024. V. 13. P. 59. doi: 10.1007/s40243-023-00249-0.
- Yeo R.S. // Polymer (Guildf). 1980. V. 21. P. 432. doi: 10.1016/0032-3861(80)90015-4.
- Moore R.B., Martin C.R. // Macromolecules. 1988. V. 21. P. 1334. doi: 10.1021/ma00183a025.
- Matos B.R. // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 871. P. 114357. doi: 10.1016/j.jelechem.2020.114357.
- Paddison S.J., Bender G., Kreuer K.D., Nicoloso N., Zawodzinski T.A. // J. New Mater. Electrochem. Syst. 2000. V. 3 P. 291.
- Lu Z., Polizos G., Macdonald D.D., Manias E. // J. Electrochem. Soc. 2008. V. 155. P. B163. doi: 10.1149/1.2815444
- Lu Z., Lanagan M., Manias E., Macdonald D. // ECS Trans. 2010. V. 28. P. 95. doi: 10.1149/1.3502448.
- Thirmal C., Mohan P.N., Suresh G., Viveka T.L., Raju K.J., Vishwam T. // Mater. Today Proc. 2023. V. 92. P. 655. doi: 10.1016/j.matpr.2023.04.138
- Paddison S.J., Reagor D.W., Zawodzinski Jr T.A. // J. Electroanal. Chem. 1998. V. 459. P. 91. doi: 10.1016/S0022-0728(98)00321-0.
补充文件
