Литиевые электрохимические системы

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).

Изучено внедрение лития в электроды на основе аморфного бора. Установлено, что обратимая емкость при внедрении лития составляет около 750 мА⋅ч/г. Наиболее эффективными с точки зрения удельной емкости являются электроды, содержащие графен в качестве электропроводящей добавки.

Статья посвящена исследованию возможности создания химических источников тока с магниевым анодом и является продолжением анализа существующих источников тока с высокими удельными характеристиками. В ней приводятся типы катодно-активных веществ, потенциально возможных для создания химических источников тока с магниевым анодом или анодом на основе интерметаллидов магния.

Рассмотрены современное состояние разработок литий-ионных аккумуляторов, основные проблемы и перспективы их усовершенствования.

Методом твердофазного отжига получены соединения состава Li_yNi_xCo_1-xO₂. Оптимизированы условия синтеза (исходные компоненты, температура и время отжига), которые позволяют синтезировать фазы с y > 0.97, что является необходимым условием использования рассматриваемых материалов в качестве положительных электродов литий-ионных аккумуляторов. Изучены зарядно-разрядные характеристики электродов, изготовленных на основе соединений Li_yNi_xCo_1-xO₂.

Изучены процессы термодеструкции ацетатов пития, кобальта и их смесей. Методами ИК-спектроскопии и термогравиметрического анализа установлено, что на начальной стадии нагрева смесей ацетатов лития и кобальта происходит образование двойных солей и лишь затем осуществляется их термодеструкция. Комплексонометрическим и йодометрическим титрованием изучено изменение окислительно-восстановительного состояния кобальта в процессе термодеструкции и установлено, что с ростом температуры синтеза степень окисления кобальта уменьшается.

С помощью методов хронопотенциометрии, вольтамперометрии и потенциостатического включения определены электрохимические характеристики процесса интеркаляции лития в углеродное волокно на основе полиакрилонитрила: удельная электроемкость, кинетические токи, коэффициенты диффузии лития по волокну, токи саморазряда. Исследования выполнены при 298 К в 1 М растворах LiCIO₄, в смешанных органических растворителях пропиленкарбонат + диметоксиэтан (7:3) и пропиленкарбонат + диэтилкарбонат (3:1).

Проанализированы принципиальные подходы к созданию перспективных для практического использования твердых полимерных электролитов (ТПЭ). Получены новые ТПЭ на основе аморфных сополимеров акрилонитрила СКН-40 и ПАН и солей лития LiAsF₆, LiCF₃SO₃, LiCIO₄. Определены пределы растворимости солей в полимерной матрице СКН-40. Методом ИК-спектроскопии изучены процессы ионной сольватации и ассоциации в широком диапазоне концентраций соли. Измерены транспортные характеристики ТПЭ в интервале 20–100°С.