lithium-ion battery

В обзоре обобщены литературные сведения о термическом разложении оксалата железа (II) с образованием Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe3Cи других продуктов. Прослежена историческая эволюция взглядов на пути и механизм термолиза оксалатов. Анализируется современное состояние проблемы с позиции использования соединения FeC2O4·2H2O для синтеза феррофосфата лития LiFePO4 - многообещающего катодного материала для литий-ионных аккумуляторов.

Разработаны методики синтеза фосфата лития железа LiFePO4 со структурой оливина. Синтезированы новые материалы на основе фосфата лития железа, в том числе допированные металлами композиты LiFePO4 с углеродом, получаемым путём пиролиза органических соединений. Проведена кристаллографическая характеризация синтезированных материалов, определены их электрохимические характеристики при экстракции и обратном внедрении лития. Найдены корреляции между кристаллографическими и электрохимическими характеристиками материалов.

Методом механохимической активации с карботермическим восстановлением был синтезирован ряд твёрдых фаз — смешанных фосфатов лития—железа—марганца с общей формулой LiMnyFe1−yPO4 (0 ≤ y ≤ 1) с углеродным покрытием поверхности частиц. Синтезированные смешанные фосфаты были исследованы в качестве перспективных катодных материалов для литийионного аккумулятора. Показан положительный эффект замещения относительно небольшой доли железа на марганец, что улучшает электрохимические показатели в режиме токовых нагрузок до 10C.

Исследована структура и получены разрядные и зарядные характеристики тонкоплёночных электродов, полученных послойным магнетронным напылением кремния и алюминия в атмосфере с небольшими добавками кислорода. Показано, что такие электроды устойчиво циклируются с незначительной необратимой ёмкостью. 

Показано, что нелинейная структурная модель аккумулятора может быть использована для описания процессов релаксации напряжения после заряда аккумуляторов. Полученное решение справедливо для щелочных, кислотных и литий-ионных аккумуляторов. Сравнение решения с экспериментальными данными для никель-кадмиевых аккумуляторов показало, что относительная ошибка не превышает 3%. 

Предложены алгоритмы оценки остаточной и полной ёмкости литий-ионного аккумулятора на основе модели Тевенина. Рассмотрен вариант определения параметров модели с применением сплайн-интерполяции дискретных экспериментальных данных. Выполнен анализ возможности реализации предложенных алгоритмов в приложениях реального времени на микроконтроллере.

В последнее время все чаще поднимается вопрос о замене широко известного электролита на основе гексафторфосфата лития (LiPF6) из-за его неэкологичности и токсичности. В обзоре работ с 2002 года подробно представлены различные способы получения перспективной для использования в составе электролита соли LiBOB. Проанализировано влияние добавки LiBOB к основной соли электролита (LiPF6). Рассмотрены достоинства и недостатки использования соли LiBOB в качестве основы различных электролитов.

В последнее десятилетие расширилось применение литий ионных батарей в транспорте, энергетике, промышленности. Батареи работают под системой управления аккумуляторных батарей (BMS), одной из функций которой является балансировка ячеек в батарее. В статье представлен метод имитационного статистического моделирования зарядно-разрядных циклов литий-ионных батарей, позволяющий изучать особенности балансировки ячеек в зарядно-разрядных циклах, распределение токов между параллельными группами ячеек и другие характеристики работы батарей.

Проведено сравнение электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 и углерода, синтезированных с использованием сажи или крахмала в качестве углеродных источников, по начальным характеристикам в режиме гальваностатического циклирования и по структурным особенностям. Электродный материал, полученный с применением крахмала, демонстрирует более высокую удельную емкость, но ее меньшую стабильность при циклировании, при этом характеризуется меньшим объемом элементарной ячейки и бо́льшим размером кристаллитов.

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.