Литиевые электрохимические системы

С помощью методов хронопотенциометрии, вольтамперометрии и потенциостатического включения определены электрохимические характеристики процесса интеркаляции лития в углеродное волокно на основе полиакрилонитрила: удельная электроемкость, кинетические токи, коэффициенты диффузии лития по волокну, токи саморазряда. Исследования выполнены при 298 К в 1 М растворах LiCIO₄, в смешанных органических растворителях пропиленкарбонат + диметоксиэтан (7:3) и пропиленкарбонат + диэтилкарбонат (3:1).

Проанализированы принципиальные подходы к созданию перспективных для практического использования твердых полимерных электролитов (ТПЭ). Получены новые ТПЭ на основе аморфных сополимеров акрилонитрила СКН-40 и ПАН и солей лития LiAsF₆, LiCF₃SO₃, LiCIO₄. Определены пределы растворимости солей в полимерной матрице СКН-40. Методом ИК-спектроскопии изучены процессы ионной сольватации и ассоциации в широком диапазоне концентраций соли. Измерены транспортные характеристики ТПЭ в интервале 20–100°С.

Проведены исследования поведения электрохимических систем, организованных способом непосредственного контакта Li-анода и полимерного композита, включающего сополимер полиакрилонитрила и органического полупроводника, представляющего собой соль тиопирилия с анионами ClO₄^- и SnCl₆^2-.

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.

Исследованы структурные характеристики и морфология поверхности электролитических осадков V₂O₅, MnO₂, Co₂O₃ и бинарных оксидных соединений V–Mn, Mn–Ni, Mn–Cr, Co–Ni и Co–Cr. Рассмотрены вероятные механизмы их образования.

Целью настоящей работы явилось изучение возможности создании герметичного никель-кадмиевого аккумулятора KGL300P на базе производственного аккумулятора KL300Р с ламельными электродами с использованием универсального принципа принудительной подачи кислорода в поры кадмиевого электрода. Показано, что полотно нетканое геотекстильное марки «Геоком Д-200» может быть использовано в качестве сепарационного материала при разработке такого аккумулятора.

Проведено сравнительное изучение электрохимических характеристик композиций водородсорбирующий сплав типа АВ₅ – никель (в качестве активирующей, электропроводной добавки) в зависимости от гранулометрического состава компонентов. Установлено, что оптимальным для облегчения активируемости и повышения разрядной ёмкости металлогидридного электрода является композиция, состоящая из порошка водородсорбирующего сплава с размерами частиц от 50 до 100 мкм и электропроводной добавки с диаметром частиц менее 0,5 мкм.

Методом импедансной спектроскопии и по скорости окисления ионов Fe(II) на предварительно окисленных электродах из исследуемых свинцовых сплавов изучены свойства контактного коррозионного слоя (ККС), образующегося на границе свинцовых сплавов с продуктами их анодного окисления и коррозии. Установлено, что более высокой электронной проводимостью обладают контактные коррозионные слои, формирующиеся на свинцово-сурьмяных сплавах. К повышению проводимости ККС, образующихся на малосурьмяных свинцовых сплавах, приводит легирование их оловом и кадмием.

Изучены практически важные параметры сепараторов из абсорбтивно-стеклянных матриц, выпускаемых различными фирмами и предназначенных для герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов: сжимаемость, электролитная ёмкость (впитываемость), скорость капиллярного подъема электролита, скорость поглощения кислорода на свинцовом электроде, скорость поглощения водорода на диоксидносвинцовом электроде.

Обобщены литературные сведения о физико-химических и электрохимических свойствах фосфата лития-железа LiFePO₄, касающиеся перспектив его применения в качестве катодного материала для литий-ионного аккумулятора, опубликованные по 2009 г. включительно.