Литиевые электрохимические системы

Изучена устойчивость твердых сульфидных электролитов Li7P3S11 и Li3PS4 к окислению и гидролизу при различной влажности газовой среды (воздуха и аргона). Установлено, что с увеличением влажности воздуха скорость окисления сульфидных электролитов возрастает. Показано, что скорость окисления сульфидных электролитов определяется их составом, так электролит Li7P3S11 демонстрирует лучшую окислительную устойчивость во влажной атмосфере воздуха по сравнению с Li3PS4. Основным продуктом окисления сульфидных электролитов является сульфат лития.

Методом нормированных гальваностатических кривых, а также на основании изменений потенциалов полузаряда и полуразряда электрода на основе композита серы с восстановленным оксидом графена установлено, что основной причиной деградации электрода при циклировании является потеря активного материала (за счёт челночного переноса полисульфидов и серы с положительного электрода на отрицательный литиевый электрод).

Кремний является одним из перспективных материалов анода литий-ионных источников тока с повышенными эксплуатационными характеристиками. Однако деградация кремния в ходе литирования/делитирования по-прежнему остается основной проблемой, которая не позволяет применять его в качестве электрода в коммерческих целях. В работе изучено поведение электроосажденной из расплава LiCl-KCl-CsCl-K2SiF6 на стеклоуглероде пленки кремния толщиной около 5-6 мкм при ее литировании и делитировании в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока.

Рассмотрены роль состава, толщины и морфологии поверхности электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12 с углеродным наноматериалом и поливинилиденфторидом на демонстрируемое ими электрохимическое поведение. Толщиной и морфологией поверхности электродов управляем совместно прокатом на вальцах с разным зазором и контролируем с применением 3D лазерной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии.

Использование твердых полимерных электролитов представляет новый и перспективный подход к повышению безопасности литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. В последнее десятилетие появился ряд публикаций по созданию электролитов с проводимостью по ионам лития и натрия на основе нафионоподобных полимеров. В настоящем обзоре анализируются различные методы их синтеза, их свойства, а также информация о лабораторных литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторах с такими электролитами.

Иccледованы защитные свойства покрытия, нанесенного на поверхность литий-марганцевой шпинели LiMn2O4 с использованием эвтектического расплава состава Li2O : B2O3 = 47 : 53 (мас.) с температурой плавления 650°С; содержание эвтектической смеси боратов лития варьировали от 1 до 10 мас.%.

Предлагается подход к построению математических моделей токовой зависимости ёмкости электродных материалов. Подход предполагает анализ вероятностей свершения благоприятных и неблагоприятных событий на элементах электрических эквивалентных схем, которыми можно моделировать электрод. Предложено несколько вероятностных моделей, соответствующих разным комбинациям конденсатора, элемента Варбурга, элемента постоянной фазы в электрической схеме.

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.