Литиевые электрохимические системы

В настоящее время ведется активный поиск анодного материала для литий-ионных источников тока (ЛИИТ). Потенциально возможными материалами ЛИИТ являются оксиды переходных металлов (SnO₂, NiO и другие). В работе методом термического разложения Ni(CH₃COO)₂⋅4H₂O получен субмикронный порошок NiO, изготовлен композитный анод NiO/C и изучено его поведение при многократном циклировании в составе анодного полуэлемента ЛИИТ. Показана работоспособность данного анодного материала и определены его основные энергетические характеристики.

Композиции ультрадисперсных частиц Si и C являются перспективными анодными материалами литий-ионных источников тока с улучшенными энергетическими характеристиками. В работе изучены энергетические характеристики образцов полуэлементов литий-ионных источников тока с анодом из ультрадисперсных волокон SiC, а также смесей волокон SiC с графитом (C/SiC) и электролитически осажденными субмикронными волокнами кремния (C/Si/SiC). Показана работоспособность полученных смесей при литировании/делитировании.

Изучено влияние структуры и величины удельной поверхности углеродных материалов, входящих в состав положительных электродов, на закономерности циклирования литий-серных ячеек – глубину электрохимического восстановления серы и полисульфидов лития, изменение емкости и кулоновской эффективности циклирования.

Определение характеристик методами in situ или operando очень важно для более глубокого понимания химических и электрохимических процессов, а также процессов деградации, происходящих во время работы литий-ионного аккумулятора.

Известно, что допированный титанат лития способен обратимо циклироваться в интервале потенциалов от 3 до 0.01 В, и эта способность зависит как от природы допанта, так и от уровня допирования. В настоящей работе исследованы образцы Li₄Ti₅O₁₂, допированные Nd в количестве от 0.5 до 2.0%. Показано, что при циклировании в расширенном интервале потенциалов наибольшую ёмкость демонстрируют образцы с уровнем допирования от 0.5 до 1.0%.

Изучено влияние содержания серы в положительных электродах (поверхностной ёмкости серных электродов) на характеристики литий-серных ячеек с электролитами на основе сульфолана – глубину электрохимического восстановления серы, изменение ёмкости и кулоновской эффективности в процессе циклирования. Показано, что причиной снижения ёмкости литий-серных ячеек на начальном этапе циклирования является вытеснение серы из тыльных областей пористого положительного электрода на лицевые (фронтальные).