Необратимые процессы на электродах литий-ионного аккумулятора

Необратимые процессы на электродах литий-ионного аккумулятора

Автор: Кулова, Татьяна Львовна

Шифр специальности: 02.00.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2011

Место защиты: Москва

Количество страниц: 399 с. ил.

Артикул: 5086288

Автор: Кулова, Татьяна Львовна

Стоимость: 250 руб.

Необратимые процессы на электродах литий-ионного аккумулятора  Необратимые процессы на электродах литий-ионного аккумулятора 

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ТЕКСТЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Химические источники тока
1. 1.1. Основные понятия
1.1.2. Литиевые химические источники гока
1.1.3. Литийионные аккумуляторы
1.1.4. Обратимые и необратимые процессы на электродах
1.2. Отрицательные электроды
1.2.1. Углеродные материалы
1.2.2. Обратимые процессы на углеродных материалах
1.2.3. Необратимые процессы на углеродных материалах
1.2.4. Строение и свойства I
1.2.5. Способы снижения устранения необратимой емкости
1.2.6. Материалы на основе оксидов
1.2.7. Металлические и композиционные материалы
1.2.8. Материалы на основе кремния
1.2.9. Экзотические материалы отрицательного электрода ЛИЛ
1.3.1 оложительные электроды
1.3.1. Нетрадиционные материалы
1.3.2. Необратимая емкость положительных электродов
1.4. Выводы из литературного обзора Постановка задачи исследования
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЛИА
2.1. Материалы
2.2. Электроды
2.3. Ячейки
2.4. Электрохимические исследования
2.5. Физикохимические исследования
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Исследование электродов из углеродных материалов в электролите на основе пропиленкарбопата
3.1.1. Исследование графитизированных углеродных материалов
3.1.2. Исследование электродов из аморфных углеродных материалов
3.1.3. Исследование нанокомпозитных углеродных материалов
3.2. Влияние состава электролита на электрохимическое внедрение лития в углерощый материал
3.3. Необратимые процессы при интеркаляции лития в графит прямое измерение толщины и плотности I
3.3.1. Образование I на электродах из модифицированного оксидного графита
3.3.2. Образование I на электродах из терморасширенного графита
3.3.3. Образование I на электродах из углеродной бумаги
3.4. Влияние температу ры на необратимые процессы при интеркаляции литая в фафит
3.4.1. Гальваностатическис исследования
3.4.2. Потенциодинамические измерения
3.4.3. Импедансиые измерения
3.5. Влияние температуры на обратимую иитеркаляцию лития в графит
3.6. Температурный метод снижения необратимой емкости
3.7. Влияние плотности тока на обратимые и необратимые процессы при интеркаляции лития в графит
3.8. Влияние необратимых процессов на измерения иитеркаляцнониой емкости. Динамический харакгер твсрдоэлскгролитной пленки
3.9. Роль катиона лития в образовании твердоэлектролитной пленки
3 Выводы к главе 3.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ II ОСНОВЕ КРЕМНИЯ
4.1. Внедрение лития в кристаллический кремний
4.2. Внедрение лития в тонкие аморфные пленки кремния, полученные методом высочастотного тлеющего разряда из силана
4.2.1. Влияние температуры синтеза аморфных пленок на процесс внедрения лития
4.2.2. Влияние толщины аморфных пленок кремния на процесс
внедрения лития
4.2.3. Влияние материала подложки на процесс внедрения лития
4.2.5. Исследование внедрения лития в тонкие пленки аморфного кремния методом спектроскопии электрохимического импеданса
4.3. Внедрение лития в кремниевые пленки, полученные
магнетронным распылением
4.4. Влияние легирования аморфного кремния на процесс внедрения литая
4.5. Внедрение литая в кремниевые пленки, полученные
лазерным электродиспергированием
4.5. Необратимая емкость электродов из тонкопленочного аморфного кремния
4.5.1. Необратимые процессы первого рода. Образование БЕ1
4.5.2. Необратимые процессы I рода. Влияние состава электролита
на необратимую емкость тонкопленочных электродов из аморфного кремния
4.5.3. Необратимые процессы II рода. Деградация тонкопленочных электродов
из аморфного кремния при цикпировании
4.6. Внедрение лития в наноструктурированные композиты кремнийуглерод
4.6.1. Композиты кремнийуглерод, полученные путем
магнетронного распыления
4.6.2. Композиты кремнийуглерод, полученные путем пиролиза
систем из полимера и наночастиц кремния
4.7. Необратимая емкость наноструктурированных электродов
из композитов кремнийуглерод
4.8. Толерантность электродов на основе кремния к влажности электролита
4.9. Выводы к главе 4
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ОКСИДОВ ОЛОВА
5.1. Новый материал на основе оксидов олова вТ
5.2. Механизм функционирования материала вТ
5.3. Деградация электродов 8Т при цитировании
5.3.1. Динамика деградации электродов ЭТ при цикпировании
5.3.2. Фазовый состав и строение лигированных и делитированных
электродов БТ в условиях нормальной деградации
5.3.3. Фазовый состав и строение литерованных и делнтированных электродов 8Т в условиях вынужденного окисления
5.4. Выводы к главе 5
Глава 6. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ НЕОБРАТИМОЙ ЕМКОСТИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ЛИТИЙИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
6.1. Окисление углеродного материала озонокислородной смесью
6.2. Окисление природного графита диоксидом углерода
6.3. Окисление ацетиленовой сажи диоксидом углерода
6.4. Окисление многостенных нанотрубок .диоксидом углерода
6.5. Метод прямого контакта предварительное лигирование
6.5.1 .Интеркаляция лития при прямом контакте лития с графитом
6.5.2. Катодная интеркаляция лития
6.5.3. Прямой контакт лития и графита в среде электролита Контактный метод снижения необратимой емкости
6.6. Комбинированный метод снижения необратимой емкости. Прямой контакт лития и графита в среде электролита
6.7. Устранение необратимой емкости аморфного кремния прямой контакткремния и металлического лигия
6.8. Выводы к главе 6
Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ЛИТИЙИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
7.1. Электроды на основе четырехвольтовой лихиймарганцевой шпинели
7.2. Электроды на основе трехвольтовой литиймарганцевой шпинели
7.3. Электроды на основе лигированного оксида кобальта
7.4. Электроды на основе лигированного фосфата железа
7.5. Электроды на основе оксидов ванадия
7.5.1. Тонкие пленки оксида ванадия
7.5.2. Ксерогели нентоксида ванадия
7.5.3. Композиты и гибриды ксерогеля пентоксида ванадия с полианилнном
7.5.4. Композиты ксерогеля пентоксида ванадия с углеродными нанотрубками
7.5.5. Висксры литийванадисвой бронзы
7.5.6. Ванадат лития
7.6. Электроды на основе оксидов марганца
7.7. Анализ необратимых процессов II рода на положительных электродах
7.8. Выводы к главе 7 1 Глава 8. ОБОБЩЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
В ЛИТИЙИОННЫХ АККУМУЛЯТОРАХ
8.1. Теоретическая оценка минимально необходимой необратимой емкости
8.2. Сравнение необратимой емкости на первом цикле различных отрицательных электродов ЛИА
8.3. Особенности необратимых процессов на тонкопленочных электродах
8.4. Влияние наноструктуры на необратимые процессы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Если количество ромбоэдрической фазы становится больше , то углеродный материал становится . ПК. Повидимому, увеличение доли ромбоэдрической фазы ведет к уменьшению поверхностных дефектов углерода. Другими словами поверхность углерода после перемалывания становится как бы покрыта тонким слоем аморфного углерода 0. Близкий к этому прием состоит в нанесении на твердый углерод покрытий из мягкого углерода 9,. Модификация поверхности может быть достигнута в процессе обработки углеродного материала различными жидкими окислителями, например азотной кислотой 5, 6, пероксидом водорода 7, персульфатами 8, 9, или даже термическим окислением на воздухе мягкое окисление . Революционным является способ модифицирования поверхности тонкопленочных углеродных элеклродов в плазме 3 8 и других фторирующих агентов 7. Как уже указывалось, во всех литийионных аккумуляторах, освоенных промышленностью, отрицательные электроды изготавливаются из углеродных материалов. Однако ограниченная удельная емкость таких материалов, а также проблемы их стойкости, при циклировании побудили проведение интенсивных исследований, направленных на поиски альтернативных материалов отрицательного электрода. Известно, что многие материалы обладают способностью внедрять значительные количества лития при достаточно отрицательных потенциалах. Задолго до введения в практику углеродных элекгродов делались многочисленные попытки использовать в качестве матрицы отрицательного электрода алюминий и другие металлы. Огромное многообразие материалов, исследованных с целью их. Возможны два, пути функционирования, оксидных материалов в качестве отрицательных электродов, в. Наиболее важный пример материалов, функционирующих по второму пути материалы на основе оксидов олова. Первое сообщение о таких материалах появилось в г. В первоначальном варианте рассматривались аморфные смешанные оксиды общей формулы 8пМхОу где М В, Р, А1 например материал состава 8пВ0. Ро. А1ш. При первой катодной поляризации электродов из такого материала происходит восстановление оксида олова с образованием наночастиц металлического олова, а оксиды бора, фосфора и алюминия вместе с образующимся оксидом лития образуют аморфную матрицу, которая стабилизирует частицы олова, предотвращая их коалесценцпю. Одновременно происходит внедрение лития. Тл. Изза малости размеров частиц олова внедрение лития, хоть и сопровождается существенным увеличением удельного объема, все же не приводит к возникновению столь больших внутренних напряжений, которые, вызывали бы разрушение частиц мегалла. При последующем циклировании литий обратимо внедряется в частицыолова и экстрагируется из них, тогда как оксидная матрица практически не претерпевает изменений. Основное преимущество оксиднооловянных. Ачг и мАчсм , если проводить расчет на массу и объем . Описанный выше механизм функционирования оксиднооловянных элекгродов был экспериментально подтвержден в работах . Количество электричества, соответствующее процессам 1а и , составляет необратимую емкость первого цикла, тогда как количество электричества, соответствующее процессу 1 представляет собой обратимую емкость. Из сопоставления уравнений 1 и 1 следует, что необратимая емкость первого цикла для электродов на основе примерно равна теоретической обратимой емкости. Это обстоятельство представляет существенный недостаток таких электродов. Другим недостатком подобных элекгродов является то, что их практическая емкость обычно не достигает теоретических значений исключением является работа 8, где на электродах из нанокристаллического получена начальная емкость около 0 мАчг близкие результаты доложены также в 9, где па электродах из нанокристаллического достигнута почти теоретическая емкость на протяжении 0 циклов подтверждения эти результаты не получили и заметно снижается при циклироваиии. Как правило, начальная емкость электродов на основе оксидов олова составляет от 0 до 0 мАчг и снижается почти вдвое за первые циклов. Столь сильная деградация была объяснена постепенной рекристаллизацией и укрупнением частиц олова 1, 2, 7.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.179, запросов: 121