ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

Для цитирования:

Колосницын Д. В., Егорова Н. В., Ионина А. М., Кузьмина Е. В., Карасёва Е. В., Колосницын В. С. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАКЕТНЫХ ЛИТИЙ-СЕРНЫХ ЯЧЕЕК. ВЛИЯНИЕ СИЛЫ СЖАТИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ МОДУЛЕЙ // Электрохимическая энергетика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 10-22. DOI: 10.18500/1608-4039-2025-25-1-10-22, EDN: KDCAEQ

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 47)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
541.136/.136.88
DOI: 
10.18500/1608-4039-2025-25-1-10-22
EDN: 
KDCAEQ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАКЕТНЫХ ЛИТИЙ-СЕРНЫХ ЯЧЕЕК. ВЛИЯНИЕ СИЛЫ СЖАТИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ МОДУЛЕЙ

Авторы: 
Колосницын Дмитрий Владимирович, Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Егорова Надежда Васильевна, Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Ионина Алена Михайловна, Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Кузьмина Елена Владимировна, Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Карасёва Елена Владимировна, Институт органической химии Уфимского научного центра РАН
Колосницын Владимир Сергеевич, Институт органической химии Уфимского научного центра РАН
Аннотация: 

Изучено влияние размеров электродов, конструкции ячеек, силы сжатия электродных модулей на импеданс и разрядные характеристики литий-серных ячеек. Показано, что лабораторные дисковые (Swagelok Cell) и пакетные (Pouch Cell) ячейки с идентичными электродами обладают различными электрохимическими характеристиками – сопротивлением переноса заряда, разрядной ёмкостью и длительностью циклирования. Установлено, что разрядная ёмкость на 1-м цикле у дисковых ячеек и пакетных ячеек различается примерно на 20%. В процессе циклирования уменьшение ёмкости ячеек пакетной конструкции происходит быстрее. Циклирование ячеек пакетной конструкции в сжатом состоянии (аналогично дисковым ячейкам) не приводит к улучшению электрохимических характеристик пакетных ячеек.

Ключевые слова: 
Литий-серная ячейка (аккумулятор)
пакетная ячейка
импеданс
циклирование
кулоновская эффективность
Благодарности: 
Работа выполнения в рамках государственного задания по теме № 124032600061-3 «Углеродные материалы и углерод-полимерные композиты как активные компоненты положительных и отрицательных электродов перспективных накопителей энергии. Синтез, строение, свойства», по теме № 122031400252-2 «Электродные материалы и электролитные системы для перспективных накопителей энергии» и по договору нанаучно-исследовательские работы с ООО «РЭНЕРА» № 463/795-Д от 21.11.2022 «Разработка технологии производства литий-серного аккумулятора». Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Химия».
Список источников: 
  1. Deng W., Phung J., Li G., Wang X. Realizing high-performance lithium-sulfur batteries via rational design and engineering strategies. Nano Energy, 2021, vol. 82, pp. 2211–2234. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105761
  2. Chen Z. X., Hou L. P., Bi C. X., Cheng Q., Zhang X. Q., Li B. Q., Huang J. Q. Failure analysis of high-energy-density lithium-sulfur pouch cells. Energy Storage Materials, 2022, vol. 53, pp. 315–321. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.07.035
  3. Privaldos O. L. A., Lee C., Kim J. W., Lee J. Exploring failure mechanism studies for lithium-sulfur battery pouch cells. Current Opinion in Electrochemistry, 2024, vol. 45, article no. 101516. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2024.101516
  4. Dörfler S., Althues H., Härtel P., Abendroth Th., Schumm B., Kaskel S. Challenges and Key Parameters of Lithium-Sulfur Batteries on Pouch Cell Level. Joule, 2020, vol. 4, pp. 539–554. https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.006
  5. Jie Y., Tang C., Xu Y., Guo Y., Li W., Chen Y., Jia H., Zhang J., Yang M., Cao R., Lu Y., Cho J., Jiao S. Progress and Perspectives on the Development of Pouch-Type Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2023, vol. 63, iss. 7, article no. e202307802. https://doi.org/10.1002/anie.202307802
  6. Pathak A. D., Eunho C., Wonbong C. Towards the commercialization of Li-S battery: From lab to industry. Energy Storage Materials, 2024, vol. 72, article no. 103711. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103711
  7. Das S., Gupta N., Okpowe O., Choi A., Sweeny J., Olawale, Pol V. G. Optimization of the Form Factors of Advanced Li-S Pouch Cells. Small, 2024, vol. 20, iss. 31, article no. 202311850. https://doi.org/10.1002/smll.202311850
  8. Chen Y., Choi S., Su D., Gao X., Wang G. Self-standing sulfur cathodes enabled by 3D hierarchically porous titanium monoxide-graphene composite film for high-performance lithium-sulfur batteries. Nano Energy, 2018, vol. 47, pp. 331–339.
  9. Yang Y., Zheng G., Cui Y. Nanostructured sulfur cathodes. Chem. Soc. Rev., 2013, vol. 42, pp. 3018–3032.
  10. Feng X., Tan S., Xin S. Critical material and device parameters for building a beyond-500-Wh/kg lithium-sulfur battery. Next Materials, 2025, vol. 6, article no. 100395. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2024.100395
  11. Ding N., Yang J., Li X., Liu Z., Zong Y. Engineering High-Performance Sulfur Electrode from Industrial Conductive Carbons. ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, vol. 7, iss. 5, pp. 5515–5523.
  12. Canas N. A., Hirose K., Pascucci B., Wagner N., Friedrich K. A., Hiesgen R. Investigations of lithium-sulfur batteries using electrochemical impedance spectroscopy. Electrochimica Acta, 2013, vol. 97, pp. 42–51. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.02.101
  13. Capkova D., Knap V., Strakova Fedorkova A., Stroe D.-I. Analysis of 3.4 Ah lithium-sulfur pouch cells by electrochemical impedance spectroscopy. Journal of Energy Chemistry, 2022, vol. 72, pp. 318–325. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.05.026
  14. Kolosnitsyn V. S., Kuzmina E. V., Karaseva E. V., Mochalov S. E. A study of the electrochemical processes in lithium-sulphur cells by impedance spectroscopy. J. Power Sources, 2011, vol. 196, pp. 1478–1482. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.08.105.
Поступила в редакцию: 
22.11.2024
Принята к публикации: 
20.01.2025
Опубликована: 
28.02.2025