Литиевые электрохимические системы

Проведены сравнительные исследования природного и синтезированного дисульфида железа. Установлены физические, химические, структурные и макроструктурные характеристики порошков пирита. Методом циклической вольтамперометрии исследованы электрохимические свойства катодов на основе FeS₂ в неводном жидком (1М LiClO₄; ПК+ДМЭ) и полимерном (ХПВХ; 1М LiClO₄; ПК) электролитах.

Проанализированы основные тенденции в развитии материалов для положительного электрода литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Приведена статистика публикаций по химическим источникам тока в журнале «Journal of Рower Sources» за период с марта 2006 по апрель 2007 г. Показано, что из всех перезаряжаемых источников тока наиболее интенсивно исследуются ЛИА, причём максимальное количество работ посвящено усовершенствованию активного материала положительного электрода.

В работе впервые показана возможность использования гидролизного лигнина в качестве активного компонента катодного материала первичного литиевого источника электрической энергии. Методами импедансной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской флуоресцентной спектроскопии исследованы электропроводность, морфология и элементный состав гидролизного лигнина. Изучены основные параметры и поведение литиевого химического источника тока на основе лигнина с использованием 1М раствора LiBF4 в ?-бутиролактоне.

Проведено изучение внутреннего сопротивления литий-ионного аккумулятора, разработанного и изготовленного ОАО «Сатурн», как исходного, так и после длительного циклического ресурса методами импульсной хронопотенциометрии и электрохимического импеданса. Показано, что чем выше гексагональная упорядоченность материала и чем ближе степень катионного смешения к оптимальному значению, тем меньше поляризационное сопротивление аккумулятора как исходного, так и ресурсного.

УДК 544.65+621.355.9

DOI:  https://doi.org/10.18500/1608-4039-2016-16-1-3-9

Приведен краткий обзор процессов, происходящих в литий-ионных аккумуляторах в случае возникновения нештатных ситуаций при их эксплуатации. Представлены и обсуждены результаты испытаний литий-ионного аккумулятора емкостью 150 А·ч в случаях его перезаряда, переразряда, короткого замыкания внутри аккумулятора и короткого замыкания внешней цепи. Предложены рекомендации по минимизации нежелательных последствий.

Для определения разряженности химических источников тока разработан импульсный способ, при котором тестируемый ХИТ разряжают импульсом постоянного тока специальной формы и замеряют напряжение на элементе до и в момент воздействия импульса. По величине этих напряжений и другим вычисленным электрическим параметрам определяют по разработанному алгоритму разряженность ХИТ. Спроектирован и изготовлен переносной тестер «ОСА», в котором заложен разработанный алгоритм определения разряженности ХИТ.

Рассмотрена проблема использования разрядных и шумовых характеристик первичных источников тока системы тионилхлорид –- литий для определения их состояния (в первую очередь степени разряженности).

Описано многоканальное устройство для исследования аккумуляторов и электрохимических ячеек при зарядно-разрядном циклировании и в условиях разомкнутой цепи. Каждый канал представляет собой программируемый потенциостат-гальваностат, работающий по независимой программе. Точность стабилизации тока и потенциала составляет 0.01%. Для каждого канала предусмотрена возможность подключения дополнительных датчиков с аналоговым выходом, например температуры.

В данной работе исследовано электрохимическое поведение и свойства катодного материала нового состава на основе феррофосфата лития с водорастворимым связующим LA-133 и проводящим полимером PEDOT:PSS (поли-3,4-этилендиокситиофен: полистиролсульфонат) в виде водной дисперсии. Использование проводящего полимера в комбинации с водорастворимым связующим LA-133 позволяет заметно сократить долю электрохимически неактивных компонентов (до 10%) и тем самым при данной массе активного материала повысить его удельную ёмкость.