Щелочные аккумуляторы

Практический интерес к проточным редокс-батареям возник в последние десятилетия в связи с интенсивным развитием альтернативной энергетики (солнечной, ветровой) и регулированием пиковых нагрузок в промышленных электрических сетях. Оказалось, что крупномасштабные накопители энергии для компенсации колебаний выработки энергии солнцем и ветром, для снижения пиковых нагрузок в промышленных электрических сетях и систем обеспечения электроэнергией крупных домохозяйств выгоднее реализовывать на проточных редокс-батареях.

Рассмотрены работы последних 15 лет, посвящённые возможности использования металлического лития в аккумуляторах.

Изложены результаты исследования электрохимического восстановления многослойного оксида графена при потенциостатическом режиме, показана возможность использования щелочного электролита (KOH) с концентрацией ниже 0.1 М. Идентификация электрохимически восстановленного оксида графена проводилась методами рентгенофазового анализа, ИК-Фурье и ИК-КР спектроскопией. Методом ИК-КР установлено увеличение интенсивности G и 2D полосы, свидетельствующее об образовании малослойных форм восстановленного оксида графена.

Методами гальваностатического циклирования и циклической вольтамперометрии исследовано влияние плотности тока и скорости развертки потенциала на обратимые и необратимые процессы при пнтеркаляции лития в графит из 1 М раствора LLiClO₄ в смеси пропиленкарбонат-диметоксиэтан. Показано, что повышение плотности тока приводит к снижению обратимой емкости. Необратимая емкость практически не зависит от плотности тока. Обсуждаются условия формирования пассивной пленки на графте.

В работе предложен способ, повышающий эффективность использования никеля при производстве щелочных аккумуляторов с ламельными оксидноникелевыми электродами с одновременным уменьшением загрязнения окружающей среды.

Экспериментально доказано, что электрохимические свойства пенографита определяются режимом первого цикла заряда (режимом формирования поверхностного слоя на углероде). Показано, что режим заряда с применением высоких плотностей тока (режим короткого замыкания) создаёт условия формирования поверхностного изолирующего подифункционального слоя (ИПС) на углеродном материале в основном из карбоната лития. Применение режима заряда при замыкании электродов на высокое сопротивление (100–200 кОм) приводит к формированию поверхностного слоя преимущественно органического состава.

Криохимическим методам синтезированы катодные материалы на основе Li₂CuO₂ Установлено, что аномалии электрохимического поведения Li₂CuO₂ при деинтеркаляции лития имеют фундаментальную природу и не связаны с недостаточной химической однородностью используемого материала. Низкая скорость синтеза Li₂CuO₂, при температуре ниже 700°С объясняется близостью низкотемпературной границы области термодинамической стабильности этой фазы.

С помощью метода термодинамического моделирования определены оптимальные условия синтеза метацирконага лития с минимальным содержанием примесей тремя способами, твердофазным, золь-гель методом и из раствора азотнокислых солей. Результаты расчетов подтверждены экспериментально. Найдено, что наиболее приемлемым является золь-гель метод. Показана возможность управления дисперсным составом продукта.

В статье изложены основные принципы крупномасштабного производства литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Рассматриваются различные конструкции источника тока, способы изготовления электродов, сборки, формовки и хранения ячеек. Внимание уделено также вопросам качества и безопасности аккумуляторов.

В обзоре проведен анализ работ по изучению физико-химических свойств гидроксида никеля. Рассмотрены структурные мо дификации кристаллической решетки гидроксида никеля и известные способы его получения. Представлены основные этапы построения физической модели протонного массопереноса в оксидноникелевых электродах и определены наиболее эффективные способы активации гидроксида никеля.