Технологические основы создания модифицированных катодных материалов на основе оксида хрома (VI) для литиевого аккумулятора

Технологические основы создания модифицированных катодных материалов на основе оксида хрома (VI) для литиевого аккумулятора

Автор: Ничволодин, Алексей Геннадиевич

Год защиты: 2005

Место защиты: Саратов

Количество страниц: 189 с. ил.

Артикул: 3299906

Автор: Ничволодин, Алексей Геннадиевич

Шифр специальности: 02.00.05

Научная степень: Кандидатская

Стоимость: 250 руб.

Технологические основы создания модифицированных катодных материалов на основе оксида хрома (VI) для литиевого аккумулятора  Технологические основы создания модифицированных катодных материалов на основе оксида хрома (VI) для литиевого аккумулятора 

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Оксиды переходных металлов перспективные материалы
для положительных электродов литиевых аккумуляторов
1.2. Механизм диффузии лития в слоистых катодных интеркали
руемых материалах.
1.3. Термодинамический анализ процесса интеркаляции лития в
оксиды металлов.
1.4. Моделирование процессов, протекающих в аккумуляторах
1.4.1 Феноменологические модели.
1.4.2 Импедансные модели
1.4.3 Связь емкости аккумулятора с величиной разрядного тока
1.4.4 Моделирование зарядноразрядных кривых аккумулятора
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1.1. Методика приготовления катодных интеркалируемых материалов на основе оксида хрома VI
2.1.2. Методика получения 1лА1 электрода.
2.1.3. Подготовка электрохимической ячейки.
У 2.1.4. Методика приготовления электрода сравнения.
2.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ОБОСНОВАНИЕ ИХ ВЫБОРА.
,2.2.1. Потенциостатический метод ПСМ
2.2.2. Гальваностатический метод ГСМ
2.2.3. Потенциодинамический метод.
2.2.4. Метод переменного тока.
2.3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рентгенофазовый анализ
Деривативная термогравиметрия.
ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ АКТИВАЦИИ С8СЮ
ЭЛЕКТРОДА
Модифицирование С8СЮ3 электрода диоксидом марганца и комплексное исследование процессов внеднения экстракции
Влияние ультразвуковой обработки активной массы С8СЮз на электрохимические и удельные характеристики электрода Влияние магнитной обработки активной массы С8СЮз на
процессы литизации электрода
Термодинамика процесса интеркаляции лития в модифицированный С8СЮз электрод.
Термодинамические характеристики интеркалятов лития в С8СЮз, модифицированном добавками графитированной сажи. Исследование влияния магнитной обработки активной массы С8СЮ3 на термодинамические характеристики процесса интеркаляции лития
СИНТЕЗ КОМПОЗИТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ХРОМА VI И ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ И
МЕХАНИЗМА ИНТЕРКАЛИРОВАНИЯ ЛИТИЯ
Изготовление и анализ СгМп электродов на основе оксидной системы СЮзМпОг.
Композитный катод на основе оксида хрома VI и полифто
руглерода
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВ ЛЕНИЮ И ИСПЫТАНИЮ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СхСЮз ЭЛЕКТРОДОВ В ЛИТИЕВОМ АККУМУЛЯТОРЕ БИПОЛЯРНОЙ КОНСТРУКЦИИ
5.1. Изготовление модифицированных СвСЮз электродов.биполярной конструкции
5.2. Испытания макетов литиевого аккумулятора системы
1ЛА 1С8Сг0зМп
6. ВЫВОДЫ.
ОПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
А
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЛМ активная масса
ВАХ вольтамперныен характеристики
ГСК гальваностатичсская кривая
ГСМ графит специальный, малозольный
ДМК диметилкарбонат
ДМЭ диметоксиэтан
ДТА дифференциальный термический анализ
ДЭС двойной электрический слой
Е потенциал, В
Ер уровень Ферми, эВ
Ек потенциал катодной поляризации, В
Ер равновесный электрохимический потенциал, В
Ест стационарный потенциал, В
ИСГр интеркалированное соединение с графитом
КИМ катодные интеркалируемые материалы
Кнсп коэффициент использования
КМ катодные материалы
ЛА литиевый аккумулятор
ЛИА литийионный аккумулятор
ЛИТ литиевый источник тока
ЛХИТ литиевый химический источник тока
МА механическая активация
Ме металл
МПТ метод переменного тока
Н напряженность постоянного магнитного поля, кАм
НК никелькадмиевые аккумуляторы
НРЦ напряжение разомкнутой цепи, В
НХСЭ неводный хлорсеребряный электрод сравнения
ПДК потенциоднмимическая кривая
пмп
ППС ПС
Ош
тг
ХИТ
цпдк
ЭДС
ЭК
Еи
л

Рм
I
пропиленкарбонат
постоянное магнитное поле
поверхностная пленка
поверхностный пассивный слой
потенциостатическая кривая
емкость двойного слоя, Фсм
температура по Кельвину, К
термограммы
термогравиметрический анализ
химический источник тока
стандартный водный хлорсеребряный электрод
циклические потенциодинамические кривые
электролитические ванадиевые оксидные соединения
электродвижущая сила, В
электрохимическая интеркаляция
этиленкарбонат
начальная концентрация лития дефектов, мольсм
коэффициент диффузии лития, см2с
число Фарадея
плотность тока, мАсм
сила тока, А
толщина слоя, мм
литиевый электрод сравнения
мощность, Вткг
емкость при разряде, мАчг
номинальная емкость, мАчг
омическое сопротивление, Ом
площадь, мм2 температура по Цельсию, С
время, с
иср среднее напряжение, В
V скорость развертки потенциала, мВс
энергия, Втчкг
г число электронов, участвующих в электрохимической реакции
Дв энергия Гиббса, термодинамический потенциал, кДжмоль
ДБ энтропия, ДжУмольК
ДН энтальпия, кДжмоль
г, тп переходное время, ч
0 круговая частота, рад
X степень интеркаляции
б
Введение


Дано описание использованных в работе электрохимических гальваностатический, потенциостатический, потенциодинамический, метод переменного тока, бестоковая потенциометрия, метод измерения равновесного потенциала и физикохимических рентгенофазовый, оптическая микроскопия методов исследования. В третьей главе приводятся экспериментальные данные по исследованию влияния природы и концентрации модифицирующих добавок в составе АМ ССгОз катода, а также способам электрохимических и физикохимических воздействий, обеспечивающих повышение реологических удельных разрядных характеристик и увеличения эффективности циклирования электрода. В четвертой главе представлены технологические рекомендации по синтезу новых композитных КМ на основе оксида хрома VI с диоксидом марганца СгОзМп, с полифторуглеродом и графитированной сажей СгОзСР0. С, а также рассмотрены особенности их электрохимического поведения. В пятой главе даны технологические рекомендации по изготовлению и испытанию модифицированных СзСЮз электродов в ЛА биполярной конструкции, а также проведено исследование разрядных характеристик и выяснение применимости уравнения Пейкерта, описывающего функциональную зависимость емкости аккумулятора от величины разрядного тока. Наиболее приемлемыми являются материалы оксидного характера, как наиболее удобные с точки зрения экологии, эксплуатации, а также высоких удельных электрических характеристик . Многочисленные работы по совершенствованию положительных электродор катодов литиевых и литийионных аккумуляторов сводятся в основном к усовершенствованию их структуры. Это достигается как различными технологическими приемами, так и введением различных модификаторов . Литированные оксиды марганца 1лМп, 1ЛхМп4 , кобальта ЫхСоОг и никеля ЫХМЮ2 являются наиболее перспективными КМ, способными обратимо интеркалировать ионы лития и обладающими высокими электрохимическими параметрами. В этот ряд можно добавить оксиды ванадия ЫхУ5, ЫхУзОз ,, титана ихТЮ2, УЛЪОО . Литиймарганцевые шпинели являлись раньше основным материалом, предлагавшимся для положительных электродов. Но большая деградация емкости при циклировании, особенно при повышенных температурах, является их основным недостатком. Применение в последнее время нешпинельных метастабильных и разупорядоченных структур, в том числе моноклинной т1лМп и орторомбической о1лМп модификаций 1, , позволяет добиться высоких электрохимических характеристик таких материалов. Это связано с высокой плотностью дефектов на границах их кристаллов и с малым размером самих кристаллов 5 нм. Л1, К 1, 2. При циклировании в интервале потенциалов от 2,0 до 4,4 В по данным I тЫАМпоОг имеет емкость мАчг, по данным 2 оЫА1о,о5Мп0 0 мАчг, а тмодификация около 0 мАчг. При этом падение емкости для иешпинельных структур наблюдалось в пределах 0, , тогда как для обычных шпинелей оно составляло 0,5 за цикл. Повышение стабильности оксидномарганцевых материалов при циклировании достигается также получением аморфных или аморфизированных структур типа Ы1ао,5Мп,1о, . Для таких соединений характерно не снижение, а увеличение емкости при циклировании. В, что соответствует 0г,6 в 1лхМп . Стабильные материалы позволяет получить применение зольгель технологии. Интерес представляет ее использование совместно с суперкритической сушкой. В 4 описана технология, при которой сначала из водного раствора перманганата калия и фумарата лития получают гидрогель, затем замещают растворитель на ацетон и далее на гексан, и в критических условиях сушат этот гексаногель. Полученный 1л0. МпО2. Ачг при разряде до потенциала 2,9 В. Особенностью таких электродов является возможность разряда очень большими токами. При токе 0 мАчг величина емкости 0 мАчг, при 1 мАг 0 мАчг. При максимальной нагрузке, при которой были испытаны электроды, полный разряд проходил за 8 минут. Материал 1лА1о,МпибОз,5о,о2 полученный зольгель методом, имеет хорошо выраженную шпинельную структуру и циклируется без заметного снижения емкости, составляющей 0 мАчг 1. Также было установлено, что литиймарганцевая шпинель с хорошо выраженной кристалличностью и с крупными кристаллами, как это не парадоксально, может прекрасно циклироваться, хотя и с не очень высокой емкостью менее мАчг.

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: 0.191, запросов: 121