LFP - основной катодный материал для безопасных, мощных и долговечных ЛИА. Мы занимаемся разработкой методов синтеза, изучением фазовых и/или зарядовых трансформаций в ходе заряда/разряда, исследованием дефектообразования и влияния дефектов на электрохимические свойства материалов LFP (LiFePO₄), LFMP (LiFe_1-xMn_xPO₄) и LMP (LiMnPO₄) со структурой оливина

Фосфаты со структурой NASICON (Na Super Ionic CONductor) - одни из наиболее перспективных катодных материалов натрий-ионных аккумуляторов. В нашей группе проводятся работы по разработке методов синтеза и исследованию электрохимических свойств таких материалов в зависимости от состава и условий циклирования.

Неграфитизируемый, или «твёрдый» углерод (hard carbon) является основным анодным материалом для натрий-ионных аккумуляторов. Это разупорядоченный материал, который не графитизируется даже при температурах выше 3000°C.  Наша группа изучает влияние параметров синтеза на свойства материала, а также исследует механизмы запасания заряда.

Наша группа занимается разработкой и изучением оксидных материалов со структурой шпинели (LiNi_0.5Mn_1.5O₄) в качестве высоковольтных катодов для ЛИА, а также слоистыми оксидами NaMO₂ (M = Fe, Ni, Mn...) - в качестве катодов НИА. Оксидные материалы обладают высокой плотностью энергии и являются основной для целого ряда поколений серийно выпускаемых аккумуляторов.

Литий-ионный и натрий–ионный аккумуляторы являются наиболее эффективными и
перспективными способами запасания электроэнергии, поэтому возникающие с ними проблемы пожарной безопасности вызывают большой исследовательский интерес. В нашей группе проводятся исследования термической стабильности заряженных электродных материалов, электролитов и их комбинаций

Понижение температуры работы МИА приводит к тому, что емкость и мощность снижаются, а заряд при низких температурах способен вызвать образование дендритов лития (натрия) на аноде с высокой вероятностью внутренного короткого замыкания. Для обеспечения высоких емкостей и длительного безопасного циклирования металл-ионных аккумуляторов в нашей группе проводятся исследования по созданию низкотемпературных (до -40^оС) электролитов.

Интеркаляционные оксидные анодные материалы позволяют создавать мощные, стабильные и безопасные литий-ионные аккумуляторы ценой некоторой потери в удельной энергоемкости (по сравнению с графитовыми анодами). Основной пример таких материалов – литий-титановая шпинель Li₄Ti₅O₁₂, LTO. Для повышения энергоемкости ЛИА с анодами такого типа в нашей группе проводится синтез и исследование других оксидных материалов с более высокими, чем у LTO, величинами удельной емкости.

Для демонстрации работоспособности тех объектов, с которыми мы работаем, в группе проводится разработка масштабируемых методов синтеза. Типичная кратность такого масштабирования составляет ≈1000, т.е. от лабораторных 0.5-1 г до 500-1000 г за синтез. Получение материалов и электролитов в достаточных количествах дает возможность создавать прототипы литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов емкостью до 5000 мАч.

Для анализа трансформаций кристаллической структуры, микроструктуры и зарядового состояния катионов мы используем различные методы исследования в режимах operando, in situ и ex situ. Эти методы включают порошковую рентгеновскую (в т.ч. синхротронную) дифракцию, мессбауэровскую спектроскопию, спектроскопию рентгеновского поглощения и т.д. Работы проводятся в коллаборациями с другими научными группами из МГУ и других организаций.