Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Ердаулетов Меир Сапаргалиевич «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «Химиялық ток көздерінің оң электродтарының микроқұрылымының олардың функционалдық сипаттамаларына әсерін зерттеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
Асқарұлы Қыдыр – философия докторы (PhD), Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университетінің А. Бүркітбаев атындағы энергетика және машина жасау институтының қауымдастырылған профессоры, (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Белгибаева Аяулым Дидарбекқызы – философия докторы (PhD), жетекші ғылыми қызметкер, Назарбаев университетінің "National Laboratory Astana" энергия жинақтау жүйелері зертханасының меңгерушісі, (Астана қаласы, Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Копишев Эльдар Ертаевич – химия ғылымдарының кандидаты, Еуразия ұлттық университетінің химия кафедрасының меңгерушісі, (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Мальчик Федор Игоревич – философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің Электрохимиялық өндірістер технологиялары зертханасының меңгерушісі, (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Ахмадов Гадир Саттар оглы – физика-математика ғылымдарының докторы, ядролық зерттеулер департаменті, инновация және цифрлық даму агенттіктері, (Баку қ., Әзірбайжан Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
Джансейтов Данияр Маралович – философия докторы (PhD), «Ядролық физика институты» ШЖҚ РМК жетекші ғылыми қызметкері («6D060500 – Ядролық физика» мамандығы), (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Авдеев Михаил Васильевич – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, Біріккен Ядролық Зерттеулер Институтының нейтрондық физика зертханасының сектор бастығы. И.М. Франк, (Дубна қ., Ресей Федерациясы).
Қорғау 2025 жылғы 24 қаңтар, сағат 14:00-де Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі аралас (оффлайн және онлайн) форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://clck.ru/3FAWUu
Мекен-жайы: Астана қаласы, Сәтбаев көшесі 2, 302 аудитория
Аңдатпа (қаз.): Ердаулетов Меир Сапаргалиевичтің 8D05305 – "Ядролық физика" білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған "Химиялық ток көздерінің оң электродтарының микроқұрылымының олардың функционалдық сипаттамаларына әсерін зерттеу" атты диссертациялық жұмысы. Бұл диссертациялық жұмыста электрод жабындарының микроқұрылымы мен олардың спецификалық сипаттамалары арасындағы сапалық және сандық заңдылықтарға жүйелі зерттеулер жүргізу мақсатында жүргізілген зерттеулердің нәтижелері берілген. Қаптамалардың микроқұрылымы туралы ақпарат шағын бұрышты термиялық нейтрондардың шашырауы арқылы алынды, бұл сәулеленудің жоғары ену қабілетіне байланысты бұзылмайтын сынақтар аясында өнеркәсіптік жүйелерді зерттеуге мүмкіндік береді. Тиімді электродтарды қалыптастырудың принципті жаңа ғылыми -техникалық шешімдері графен туындылары мен модификацияланған көміртекті нанотүтікшелер негізінде наноқұрылымды өткізгіш қоспаларды қолдануға, сондай -ақ құрылымы әр түрлі полимерлі байланыстырғыштарды қолдануға негізделген. Нәтижелер ИБР-2 ЛНФ ДЖИНР зерттеу реакторындағы төмен бұрышты нейтрондардың шашырау қондырғысында алынды. Наноқұрылымды көміртекті қоспалардың химиялық ток көздерінің функционалдық сипаттамаларына әсері бағаланды. Сондай-ақ мақалада inc компаниясымен литий-ионды аккумулятордың прототипін жасау нәтижелері берілгенқайталанған спецификалық сипаттамалар. Ғылыми мәселе. Ғылыми мәселе. Қазба энергия көздерінің шектеулі жеткізілімі, сондай-ақ экологиялық жағдайдың кеңінен нашарлауы жаңартылатын энергия көздерін тұтыну үлесін ұлғайту қажеттілігіне және көлік құралдарының электр жетектерін сөзсіз пайдалану қажеттілігіне әкеледі. Жаңартылатын энергия көздері мен электромобильдерді кеңінен қолдану жоғары қуатты және энергияны үнемдейтін энергия сақтау құрылғыларының жетіспеушілігімен шектеледі, олардың арасында қайта зарядталатын химиялық ток көздері (ХИТ) маңызды орын алады. "Жасыл" энергетика саласында HIT электр желілеріндегі жүктемені теңестіру, жиілікті реттеу және жел, күн немесе толқындық электр станцияларын пайдаланудан туындайтын электр энергиясын өндірудің істен шығуы кезінде тұтынушыларды жаңартылатын энергиямен қамтамасыз ету үшін қажет. Осыған байланысты қолданыстағы тәсілдерді жетілдіру, сондай-ақ энергияны көп қажет ететін және тиімді қайта зарядталатын жаңа аккумуляторларды іздеу және әзірлеу кезек күттірмейтін міндет болып табылады. Бір жағынан, литий-ионды аккумуляторлардың спецификалық сипаттамаларының артуы жоғары қайтымды меншікті сыйымдылықты, сондай-ақ үлкен потенциалдар айырмасын қамтамасыз ететін және жоғары разряд/заряд токтарында жұмыс істейтін жаңа электродтық материалдардың жасалуымен байланысты. . Екінші жағынан, аккумулятордың ішкі архитектурасын оңтайландыру арқылы нақты көрсеткіштердің айтарлықтай өсуіне қол жеткізуге болады, бұл бірінші кезекте қолданылатын электрод жабындарының микроқұрылымымен анықталады. Сонымен қатар, аккумулятордың ең маңызды құрамдас бөлігі сепаратор болып табылады, ол сақтау құрылғысының ішкі кедергісіне және нәтижесінде зарядтау-разрядтау процесінде литий-ионды тасымалдау кинетикасына әсер етеді. Жұмыстың өзектілігі және ғылыми мәселенің жай-күйі. Жұмыстың өзектілігі және ғылыми мәселенің жағдайы. Қазіргі уақытта литий-ионды аккумуляторлар ең жиі қолданылатын химиялық ток көздері болып табылады. Заманауи электронды құрылғылардың эволюциясын қарастырған кезде олардың миниатюризациясы мен функционалдылығының жоғарылауының айқын тенденциясы байқалады. Бұл энергия тұтынудың айтарлықтай артуына әкеледі, бұл өз кезегінде тиімдірек және ықшам энергия көздерін (қойманы) құруды талап етеді. Литий-ионды аккумуляторлардың меншікті энергиясы электрод материалдарының спецификалық сипаттамаларымен, ең алдымен катодты материалдың сипаттамаларымен анықталады, өйткені ол барлық белсенді компоненттер массасының шамамен 40% құрайды. Сонымен қатар, аккумуляторда аккумулятордың жұмыс істеуі үшін қажетті ток коллекторлары, сепараторлар, қаптамалар және т.б. сияқты белсенді емес компоненттер бар. Сондықтан, аккумуляторлық форма факторына қойылған шектеулермен заманауи энергия сақтау құрылғыларының энергия тиімділігін арттыру мәселесі, бір жағынан, жаңа белсенді электродтық материалдарды алу және зерттеу мәселесімен байланысты. Екінші жағынан, оң электродтардың, сондай-ақ өткізгіш қоспалардың микроқұрылымының әсері маңызды және осылайша аккумулятордың меншікті энергиясының артуына ықпал етеді. Және мақсат бастап диссертациялық жұмыс жұмыс – Бұл диссертациялық жұмыстың мақсаты литий–ионды аккумуляторлардың меншікті энергиясы мен қуатының айтарлықтай өсуіне мүмкіндік беретін белсенді материалдардың, наноқұрылымды көміртекті қоспалардың және модификацияланған полимерлі байланыстырғыштардың кең спектрі негізінде электродтардың микроқұрылымын оңтайландырудың жалпы практикалық критерийлерін әзірлеу болып табылады. . Берілген микроқұрылымы бар электродтық жабындарды қалыптастыру жобасын іске асыру барысында әзірленген ғылыми-технологиялық шешімдер спецификалық сипаттамалары жоғарылаған электрохимиялық энергия сақтау құрылғыларының прототипін жасауға және жасауға негіз бола алады. Зерттеу тапсырмасы. 1. Белсенді материал мен өткізгіш қоспаның арақатынасының электродтың сипаттамаларына әсерін зерттеу; 2. Шағын бұрышты нейтрондардың шашырауы арқылы оң электродтардың микроқұрылымының әсерін зерттеу; 3. Белсенді материалдар электродтарының микроқұрылымын оңтайландырудың практикалық критерийлерін әзірлеу; 4. Барлық мәліметтер негізінде прототип құру. Зерттеу нысаны. Зерттеу объектілері ретінде LFP, NCA, NMC, V2O5, LTO электродтары таңдалды Зерттеу пәні. Зерттеу пәні химиялық ток көздеріндегі электрод материалдарының ішіндегі микроқұрылымдық ерекшеліктері, сондай-ақ оларды зерттеу және талдау үшін шағын бұрышты нейтрондардың шашырауын зерттеу болып табылады Різдестіру әдістері. Өткізгіш қоспалар ретінде көміртекті нанотүтікшелерді қолдана отырып, LFP, LTO, NMC, NCA және сыйымдылығы жоғары композиттік материалдар негізінде электродтарды өндірудің технологиялық аспектілері зерттелген. Жұмыс нәтижесінде электродтардың микроқұрылымы (атап айтқанда, кеуектілігі, кеуектерінің бұралуы, электрөткізгіш қоспаның түрі мен құрамы) мен олардың спецификалық сипаттамалары арасындағы шағын бұрышты нейтрондардың шашырауын қолдану арқылы өзара байланысы зерттелді. Қорғауға арналған мәлімдемелер: 1) Электродтарда сыйымдылыққа қатысты көміртекті нанотүтікшелердің оңтайлы құрамының болуы көрсетілген. Құрамында 5-15% күйе бар электродтармен салыстырғанда 1% CNT бар электродтардың меншікті сыйымдылығы жоғары. Сонымен бірге CNT құрамын 10%-ға дейін арттыру электродтың көлемдік сыйымдылығын айтарлықтай төмендетеді, ол күйе бар электродтарға қарағанда төмендейді. 2) Нейтрондардың шағын бұрышты шашырауын өлшеу негізінде электрод қабатына ендірілген CNT торы стандартты өткізгіш қоспа ретінде пайдаланылатын күйемен салыстырғанда оның электролитпен көбірек сулануын қамтамасыз ететіні көрсетілген. Бұл электродтардың жұмысын жақсартуға әкеледі. 3) Электродтарды жасау кезінде электродтық аспаның реологиялық қасиеттеріне CNTs әсері анықталды. Қалың (қалыңдығы 100 микроннан астам) электродтық жабындарды жасау кезінде CNTs массалық құрамының 5%-дан астамға артуы олардың еріткіште дисперсиялану процесін айтарлықтай қиындатады; сәйкес біртекті қабаттарды дайындау проблемаға айналады. 4) Электродтар химиялық ток көздеріндегі перспективалы электрод материалы ретінде биоқалдықтардан алынды. 5) Қарастырылып отырған электрод технологиясының практикалық қолданылуы прототиптік ұяшықта расталды a меншікті энергия тығыздығы 150 Вт кг-1,40 Фарад/г алынды. Жұмыстың ғылыми жаңалығы. Жұмыс электрод жабындарының микроқұрылымы мен олардың спецификалық сипаттамалары арасындағы сапалық және сандық заңдылықтарды жүйелі түрде зерттеуге бағытталған. Микроқұрылым туралы ақпарат шағын бұрышты термиялық нейтрондардың шашырауы арқылы алынды, бұл сәулеленудің жоғары ену қабілетіне байланысты бұзылмайтын сынақтар аясында өнеркәсіптік жүйелерді зерттеуге мүмкіндік береді. Тиімді электродтарды қалыптастырудың принципті жаңа ғылыми -техникалық шешімдері графен туындылары мен модификацияланған көміртекті нанотүтікшелер негізіндегі наноқұрылымды өткізгіш қоспаларды қолдануға, сондай -ақ құрылымы әр түрлі полимерлі байланыстырғыштарды қолдануға негізделетін болады. Литий-ионды аккумуляторларға, атап айтқанда күріш қауызы сияқты биоқалдықтарға арналған перспективалы материалдардың қасиеттері мен қолданылуы зерттелген. Жұмыстың ғылыми-практикалық құндылығы. Берілген микроқұрылымы бар электродтық жабындарды қалыптастыруға арналған ғылыми-технологиялық шешімдердің жұмысында алынған нәтижелер спецификалық сипаттамалары жоғарылаған электрохимиялық энергия сақтау құрылғыларының прототипі мен құрылысына негіз бола алады. Бұл жұмыс электрод жабындарының микроқұрылымы мен олардың спецификалық сипаттамалары арасындағы сапалық және сандық заңдылықтарды жүйелі түрде зерттеуге бағытталған. Қаптамалардың микроқұрылымы туралы ақпарат шағын бұрышты термиялық нейтрондардың шашырауы арқылы алынды, бұл сәулеленудің жоғары ену қабілетіне байланысты бұзылмайтын сынақтар аясында өнеркәсіптік жүйелерді зерттеуге мүмкіндік береді. Тиімді электродтарды қалыптастырудың принципті жаңа ғылыми -техникалық шешімдері графен туындылары мен модификацияланған көміртекті нанотүтікшелер негізінде наноқұрылымды өткізгіш қоспаларды қолдануға, сондай -ақ құрылымы әр түрлі полимерлі байланыстырғыштарды қолдануға негізделген. Электрод жабындарының құрылымдық ерекшеліктерін зерттеу және олардың электрохимиялық сипаттамаларға әсерін анықтау. Белсенді материалдардың кең спектрі қарастырылады және құрамында әр түрлі наноқұрылымды өткізгіш қоспалары бар жабындарға құрылымдық зерттеу жүргізіледі: стандартты көміртекті қара, графен туындылары, модификацияланған көміртекті нанотүтікшелер; катодты/анодты материалдар, атап айтқанда биоқалдықтардан да әр түрлі болады. Өз кезегінде, электрохимиялық өлшеулермен салыстыру электродтық жабындардың құрылымының өзгеруі мен олардың әр түрлі зарядтау/разрядтау қондырғыларындағы энергияны сақтаудың спецификалық сипаттамалары мен велосипедке төзімділігі арасында нақты байланыс орнатуға мүмкіндік берді. Жұмыстың нәтижелері жаңа буын энергия сақтау құрылғыларын жасау саласындағы одан әрі озық зерттеулердің байыпты ғылыми-техникалық негізін құрайтынын атап өткен жөн. Автордың жеке үлесі. Диссертацияда ұсынылған нәтижелерді автор ДЖИНР қызметкерлерімен бірге алды (Дубна, Ресей Федерациясы), Дубна Мемлекеттік университет (Дубна, Ресей Федерациясы), бірлескен басылымдарда көрініс тапты. Автор ғылыми топтың толыққанды мүшесі ретінде эксперименттерді құрастыруға және жүргізуге, эксперименттік мәліметтерді өңдеуге және эксперимент нәтижелерін интерпретациялауға тікелей жеке қатысқан. Автор шағын бұрышты нейтрондарды шашырату қондырғысындағы экспериментке орасан зор үлес қосты және ХБР-2 ЛНФ реакторында (ДЖИНР, Ресей) электрохимиялық сипаттамаларымен айқын байланысы бар электрод жабындарының микроқұрылымдық ерекшеліктерін зерттеді. . Бұл қондырғыда автор көміртекті нанотүтікшелер (CNTs) мен күйе мысалын қолдана отырып, құрамында көміртегі қоспалары әр түрлі электродтардың әр түрлі үлгілерін зерттеді. Шағын бұрышты нейтрондардың шашырауының тәжірибелік мәліметтеріне сүйене отырып, электрод қабатына ендірілген CNT торы стандартты өткізгіш қоспа ретінде қолданылатын күйемен салыстырғанда электролитпен оның үлкен сулануын қамтамасыз ететіндігі көрсетілген. Бұл нәтижелер жылы жақсырақ электрод өнімділік. Жұмыс нәтижелерінің сенімділігі Жүргізілген эксперименттік зерттеулердің дұрыстығы және диссертациялық жұмыста алынған нәтижелердің сенімділігі белгілі және игерілген әдістерді қолдану арқылы негізделеді. Алынған тәжірибелік нәтижелер жан-жақты талданды және бар осы саладағы басқа зерттеушілердің жұмыстарына сәйкес. Диссертацияның негізгі нәтижелері рецензияланған халықаралық ғылыми журналдарда жарияланды және нейтрондық физика бойынша жетекші халықаралық конференциялардың материалдарында ұсынылды Жұмысты сынақтан өткізу. Диссертациялық жұмыстың материалдары келесі республикалық және халықаралық конференцияларда ұсынылды және баяндалды: 1) Және Жас ғалымдардың Халықаралық ғылыми конференциясыҰТО және мамандар (AYSS-2020), (15-19 сәуір, 2020 ДЖИНР, ОМУС, Дубна, Ресей, ДЖИНР, Дубна, Ресей) 2) "Конденсацияланған заттарды зерттеу" халықаралық конференциясы ИДБ-2-де 12.10.20, Халықаралық конференц-зал, Дубна; 3) TURK-COSE 2020: 2. Ғылым және техника мәселелері бойынша Түркі әлемінің халықаралық конгресі 4) III Халықаралық "Ядролық ғылым және технологиялар" ғылыми форумы, "Ядролық физика институты" РМК, Қазақстан Республикасы Энергетика министрлігі, Алматы, Қазақстан, 20 – 24 Қыркүйек 2021 5) I Международной Школы-конференции «Атом. Наука. Технологии», 14-16 апреля, 2021, Институт ядерной физики, Алматы, Казахстан 6) КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ В ИССЛЕДОВАНИИ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД (РНИКС-2021), Екатеринбург, Россия 27 сентября – 1 октября 2021 7) I Международная Школа-конференция «Атом. Наука. Технологии», РГП ИЯФ МЭ РК, Алматы, Казахстан 14-16 апреля 2021 8) Халықаралық конференция ИДБ-2-де конденсацияланған заттарды зерттеу 25.04.22 9) JINR жас ғалымдар мен мамандар қауымдастығы, "Алушта-2022" конференциясы, АЙС, ДЖИНР, Алушта, Ресей 10.06.2022 10) конденсацияланған заттар физикасы бойынша ПАК-тың 55-ші отырысы, FLNP, JINR, Дубна, Ресей 2022 11) "Ядролық ғылым және технологиялар" IV Халықаралық ғылыми форумы, "Ядролық физика институты" РМК, Алматы, Қазақстан, 26 – 30 Қыркүйек 2022 12) ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ НЕЙТРОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД» 21-22 сентября 2023 13) конденсацияланған заттар физикасы бойынша ПАК-тың 56-шы отырысы, FLNP, JINR, Дубна, Ресей 17-18 Қаңтар 2023 Жарияланымдар Диссертация материалдары негізінде 5 мақала жарияланды, оның ішінде 5 мақала ШЫҰ-ға кіретін нөлдік емес импакт-факторы бар басылымда жарияландыірің және Web of Science мәліметтер базасы. Дипломдық жұмыстың құрылымы мен көлемі. Диссертация кіріспеден, төрт бөлімнен, қорытындыдан және 95 әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыстың жалпы көлемі 86 бетті құрайды6 кестені және 48 суретті жинақтау. Кіріспеде зерттеу тақырыбының өзектілігі дәлелденді, диссертация тақырыбы бойынша қолда бар мәліметтерге қысқаша әдеби шолу жасалды. Осы жұмыс жүргізілген ғылыми мәселенің тұжырымы келтірілген, жұмыстың міндеттері тұжырымдалған, алынған нәтижелердің жаңалығы, олардың ғылыми және практикалық құндылығы келтірілген. Қорғауға ұсынылған негізгі ережелер, автордың жеке үлесі, диссертацияның апробациясы мен қысқаша мазмұны келтірілген. Бірінші бөлімде химиялық ток көздерінде әзірленетін және қолданылатын электродтық материалдарға шолу мен теориялық негіздерге арналған. Негізгі назар аккумулятордың жұмыс істеу принципіне және тәжірибелік деректерді талдауда әртүрлі катодты материалдарды пайдалануға аударылады. Сонымен қатар, диссертациялық жұмыста зерттелген катодты материалдардың физикалық қасиеттері мен кристалдық құрылымдары туралы толық ақпарат берілген. Екінші бөлімде тәжірибелік әдістердің егжей-тегжейлі сипаттамасына арналған, әзірленуі мен қолданылуы осы диссертациялық жұмысқа бағытталған. Үлгілердің микроқұрылымының егжей-тегжейлі сипаттамасы және ванадий оксиді мен көміртекті өткізгіш қоспалардың катодты материалынан алынған тәжірибелік мәліметтер келтірілген. Сондай-ақ әртүрлі наноқұрылымды көміртекті өткізгіш қоспалардың электрохимиялық мәліметтерге әсерінің тәжірибелік зерттеулері ұсынылған. Үшінші бөлімде биомассадан алынатын перспективалы электродтық материалдарды алу синтезіне арналған. Алынған үлгілердің микроқұрылымы мен электрохимиялық мәліметтерін сипаттау үшін тәжірибелік-әдістемелік әзірлемелер ұсынылған. Литий-ионды конденсаторларға арналған әртүрлі бастапқы биоматериалдардан алынған басқа активтендірілген көміртектердің электрохимиялық сипаттамаларымен салыстырмалы талдау да осы жұмыста ұсынылған материалдың тамаша сыйымдылық және циклдік қасиеттерге ие екендігін көрсетті. Төртіншіден бөлімде электродтардың микроқұрылымдық ерекшеліктерін талдауға арналған. Шағын бұрышты нейтрондардың шашырауы арқылы алынған кеуектерді электролитпен толтырудың кеуектілігі туралы зерттеу нәтижелері келтірілген. Сұйық электролиттері бар литий-ионды аккумуляторларға арналған электрод материалдарының (LFP, LTO және NMC) әртүрлі түрлеріне графен негізіндегі көміртекті қоспаларды енгізудің тиімділігі шағын бұрышты нейтрондарды шашырату әдісімен бағаланды. Өткізгіш қоспалар ретінде көміртекті нанотүтікшелерді қолдана отырып, қуаттылығы жоғары LFP негізінде прототип жасаудың технологиялық аспектілері жан-жақты зерттелген. Қорытындыда диссертациялық зерттеудің барлық нәтижелері бойынша негізгі қорытындылар шығарылды.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://youtu.be/o9OsKCb_v-A?si=6AWLTe8vN1-rnIk6
