Литиевые и постлитиевые электрохимические системы

Исследована возможность повышения катодных характеристик нанодисперсного диоксида титана рутильной формы путем лазерного облучения термически модифицированных систем TiO2 + α-Fe и TiO2+Fe3O4. Установлены оптимальные режимы модификации микродисперсными железосодержащими частицами. На основании рентгеноструктурных, мессбауэровских и микроскопических исследований сделан вывод о наличии глобульной структуры модифицированного катодного материала.

Сформулировано соотношение между кулоновской эффективностью циклирования и изменением остаточной емкости электродов и аккумуляторов в условиях, когда не протекают параллельные необратимые реакции. Показано, что это соотношение позволяет делать некоторые выводы о природе процессов деградации при циклировании.

В последнее десятилетие расширилось применение литий ионных батарей в транспорте, энергетике, промышленности. Батареи работают под системой управления аккумуляторных батарей (BMS), одной из функций которой является балансировка ячеек в батарее. В статье представлен метод имитационного статистического моделирования зарядно-разрядных циклов литий-ионных батарей, позволяющий изучать особенности балансировки ячеек в зарядно-разрядных циклах, распределение токов между параллельными группами ячеек и другие характеристики работы батарей.

Проведено сравнение электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 и углерода, синтезированных с использованием сажи или крахмала в качестве углеродных источников, по начальным характеристикам в режиме гальваностатического циклирования и по структурным особенностям. Электродный материал, полученный с применением крахмала, демонстрирует более высокую удельную емкость, но ее меньшую стабильность при циклировании, при этом характеризуется меньшим объемом элементарной ячейки и бо́льшим размером кристаллитов.

Исследовано влияние структурных параметров катодов литиевых аккумуляторов на их характеристики. Для объяснения полученных результатов была применена макрокинетическая модель электрода, с использованием которой проведено математическое моделирование процесса разряда электрода. Для дескрипции структуры электрода использовалась модель вложенных шаров.

Показано, что состав и качество связующего электродов литий-железо-фосфатного аккумулятора оказывают существенное влияние на его работоспособность и ресурс циклирования. Представленные данные подтверждают, что составы связующего на водной основе марки LA132 могут быть использованы в производстве литий-железо-фосфатных аккумуляторов.

Анализ электрохимического импеданса литий-серных ячеек затруднен сложностью протекающих в них процессов. В ячейках одновременно происходят как электрохимические процессы, так и процессы массопереноса на литиевом и серном электродах, а также в объеме электролита. Проведен сравнительный анализ функций распределения времен релаксаций симметричных ячеек Li||Li, S||S и полной литий-серной ячейки.

При циклировании безанодных натриевых аккумуляторов возникает проблема несбалансированных объемных изменений разноименных электродов, что приводит к объемным изменениям аккумулятора в целом. При заряде отрицательного электрода увеличение объема составляет 0.88 см3 /А·ч. В настоящей работе оценено уменьшение объемов при заряде положительных электродов на основе ванадофосфата натрия, фторванадофосфата натрия, гексацианоферрата натрия и натрированного сульфида железа Na1.5FeS2.