Литиевые и постлитиевые электрохимические системы

Получены новые фазы системы Li₂O-MnO₂, способные обратимо электрохимически внедрять литий при потенциале около 3 В и имеющие стабильную емкость на уровне 70–80 мА·ч/г. Низкая стоимость, простота изготовления и высокая циклируемость синтезированных оксидов делает их перспективным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов.

Рассмотрены проблемы утилизации отработанных литиевых батарей с полифторуглеродным катодом и жидким электролитом, представляющим собой 1М раствор тетрафторбората лития в гамма-бутиролактоне (GBL). Разработана концепция обезвреживания и переработки изделий различных типоразмеров. Предложенная технология позволяет проводить утилизацию в безопасных условиях с получением продуктов, представляющих коммерческую ценность при соблюдении экологических требований.

С помощью метода электрохимических шумов исследованы процессы, протекающие на литиевом электроде в стационарном состоянии и в ходе ere катодной и анодной поляризации в апротонном электролите. Показано, что при поляризации электрода электрохимический процесс локализован под пассивирующей пленкой. Увеличение поляризующего тока при катодной поляризации вызывает локальное разрушение пленки и выход процесса за ее поверхность, что сказывается на величине электрохимического шума.

В работе изучено влияние медного связующего, введенного в активную массу металлгидридных электродов на основе интерметаллида LaNi₅ и сплава LaNi_4.75Al_0.25 различными способами (в виде порошка (5, 10, 20 мас.%) и химическим меднением частиц интерметаллида (7,14, 21 мас.%)), на эффективность их работы.

Длительное цитирование аккумулятора приводит к перераспределению электролита в объеме электродного блока герметичного никель-кадмиевого аккумулятора с газоадсорбционпым вспомогательным угольным электродом. Рабочие электроды заметно обедняются литием, входящим в состав электролита Одновременно происходит его концентрирование в массе вспомогательного электрода и в сепарационном материале.

Исследовано влияние диоксида углерода на электрохимическое поведение отрицательных электродов из натурального графита. Установлено, что замена аргона как рабочей атмосферы в боксе при сборке элементов на СO₂ приводит к снижению необратимой емкости отрицательных электродов в 5–12 раз и увеличению обратимой в среднем на 20%. Кулоновская эффективность циклирования первого цикла графитовых электродов в 1 М LiP₆, в смеси пропнлепкарбоната и диэтилкарбоната (1:4) увеличивается в 2–2.5 раза и составляет 60–75%.

Методами рентгенофазового анализа, оптической микроскопии и ИК-спектроскопии изучены фазовые равновесия в системе сополимер акрилонитрила и бутадиена (40:60) - перхлорат лития (LiClO₄) в интервале 25–90°С. Установлено, что с повышением температуры область гомогенности макромолекулярного ионного раствора увеличивается от 2.12 до 2.77 моль/л. Показано, что повышение температуры до 90°С не вызывает термоокислительной деструкции полимерной матрицы.

Изучено влияние состава электролита на электрохимические характеристики лигий-марганцевых шпинелей Li_0.94Mn₂O₄, синтезированных твердофазным и золь-гель методами. Исследуемыми параметрами были зарядная и разрядная емкости и кулоновская эффективность зарядно-разрядного процесса. Проведены также длительные испытания в режиме цитирования катодов с полученными материалами.

В работе проведено сравнительное изучение строения двойного электрического слоя на кадмиевом электроде и на электродах из кадмий-никелевых сплавов, содержащих 0.1 и 0.33 мас.% никеля. Показано, что при переходе от кадмия к кадмий-никелевьм сплавам наблюдается смещение потенциала нулевого заряда электрода в область анодных потенциалов и торможение процесса специфической адсорбции молекул воды при положительных зарядах поверхности электрода.

Проведено изучение электрических характеристик отрицательных электродов, имеющих толщину 0.55±0.1 мм, изготовленных методом электрофореза. Показано, что электроды данной конструкции имеют высокие удельные характеристики при различных температурах как до, так и после их хранения в заряженном состоянии. Установлено, что электроды, содержащие в своем составе большее количество сурьмы, обладают лучшими характеристиками.