lithium-ion batteries

Проведен краткий анализ современного состояния развития литий-ионных аккумуляторов в мире и в России. Сделан вывод, что масштаб производства литий-ионных аккумуляторов в России составляет сотые доли процента от мирового производства. Прогнозируется, что к 2030 году доля российских литий-ионных аккумуляторов может возрасти до 0.2% от мирового уровня.

Выполнена модернизация анализатора температуры вспышки ПЭ-ТВ3. Объем пробы уменьшен с 70 до 5 мл. Перемешивание конденсированной и газово-паровой фазы осуществляется одновременно. Измерительный ртутный термометр заменен на электронный. Корректность измерения температуры вспышки модернизированным прибором проверена на образцах, обладающих температурой вспышки в диапазоне 25–170°С.

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.

На основании анализа литературных и собственных экспериментальных данных сформулирован закон деградации кремниевых электродов при их циклировании. Показано, что ёмкость электрода Q на n-м цикле может быть вычислена из соотношения Q = Q₀ exp(kn+?n²/2), где Q₀ — начальная ёмкость, k и ? — эмпирические константы.

DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-1-19-28

DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-2-61-88

Приводится анализ основных публикаций за последние 15 лет, посвящённых особенностям функционирования литий-ионных аккумуляторов при низких температурах. Рассмотрены общие подходы к проблеме, роль основных составляющих поляризации при низких температурах, особенности работы отрицательных и положительных электродов при низких температурах, а также особенности низкотемпературных электролитов.

Представлен обзор катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, проведён анализ преимуществ и рассмотрены перспективы применения катодных материалов на основе литированных оксидов переходных металлов. Предложен способ улучшения электрохимических показателей и стабильности оксида марганца (IV), в основе которого лежит принцип гетеровалентного модифицирования ионами высокоотрицательных элементов – лантаноидов.

Обсуждается современное состояние технологий и разработок в области полимерных связующих для композиционных электродов литиевых электрохимических систем. Рассмотрен широкий круг используемых для этой цели синтетических и природных полимеров; особое внимание уделено коммерчески доступным материалам, образующим водные растворы или дисперсии. Продемонстрированы преимущества многофункциональных полимерных связующих.

Во второй части обзора обсуждаются перспективы использования альтернативных полимерных связующих для композиционных электродов литиевых электрохимических систем. Среди возможных вариантов рассмотрены наиболее популярные коммерчески доступные синтетические полимеры с функциональными группами (преимущественно образующие водные растворы или дисперсии) и водорастворимые полимеры природного происхождения. Отличительной чертой таких материалов является их многофункциональность.