Литиевые электрохимические системы

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.

В данной работе проведен поиск оптимальных условий синтеза Na4Nb8P4O32 с последующим исследованием фазового состава, морфологии и электрохимических свойств. Было показано влияние температуры и времени синтеза на фазовый состав Na4Nb8P4O32. Согласно данным рентгенофазового анализа, оптимальными условиями синтеза является: температура 900°C, время синтеза 2.5 часа. Значения ионной и электронной проводимости равны 2.7 · 10−7 См/см и 6.1 · 10−6 См/см соответственно. Полученные значения зарядной и разрядной емкости составили 43 и 44 мА·ч/г

Литий-ионные источники тока с улучшенными характеристиками все больше востребованы в различных сферах. Одними из наиболее активно изучаемых являются материалы на основе кремния, позволяющие повысить емкость анода. В настоящей работе продолжено изучение поведения тонкопленочных кремниевых анодов в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока в условиях ограничения зарядной емкости до 1000 и 4000 мА·ч/г.

Показано, что качество электролита литий-железо-фосфатного аккумулятора оказывает существенное влияние на его ресурс и работоспособность. Продемонстрировано, что электролиты марок ТС-EDM01 и DGZH018 могут быть использованы в производстве литий-железо-фосфатного аккумулятора. Установлено, что применение углерода при модификации поверхности LiFePO4 и при изготовлении электродов повышает стабильность, ресурс и удельные характеристики аккумуляторов.

Гравиметрическим методом исследована окислительная и гидролитическая стабильность прекурсоров для синтеза твердых сульфидных электролитов – Li2S и P2S5 – в воздухе с различным содержанием воды, а также сухого аргона. Установлено, что содержание воды в воздухе существенно влияет на стабильность материалов. Li2S и P2S5 нестабильны даже в воздухе с содержанием воды 5 ppm. Более того, было установлено, что окислительно-гидролитическая стабильность Li2S зависит от наличия примесей.

Изучена устойчивость твердых сульфидных электролитов Li7P3S11 и Li3PS4 к окислению и гидролизу при различной влажности газовой среды (воздуха и аргона). Установлено, что с увеличением влажности воздуха скорость окисления сульфидных электролитов возрастает. Показано, что скорость окисления сульфидных электролитов определяется их составом, так электролит Li7P3S11 демонстрирует лучшую окислительную устойчивость во влажной атмосфере воздуха по сравнению с Li3PS4. Основным продуктом окисления сульфидных электролитов является сульфат лития.