Органические полимерные катодные материалы для первичных литиевых источников тока: физико-химические исследования

• Автор: Опра, Денис Павлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие сведения о химических источниках тока

1.2. История развития и современное состояние первичной литиевой химической энергетики

1.3. Литиевый анод

1.4. Физико-химические свойства электролитных систем первичных литиевых источников тока

1.4.1. Апротонные диполярные растворители, применяемые в литиевых источниках тока

1.4.2. Характеристики комплексных солей лития

1.5. Сепараторы литиевых источников тока

1.6. Характеристики катодных материалов литиевых источников тока

1.7. Фторуглеродные неорганические катодные материалы (СЕД,
1.7.1. Ковалентные фториды графита
1.7.2. Литиевые химические источники тока с фторуглеродным катодным материалом
1.8. Органические электродные материалы для литиевых источников тока
1.8.1. Основные разновидности органических электродных материалов
1.8.2. Лигнин. Свойства и способы использования
1.9. Анализ литературных данных и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ И МАТЕРИАЛЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Материалы и реактивы
2.1.1. Фторуглеродный материал (СЕо,х)„, полученный методом
термоградиентного синтеза
2.1.2. Подготовка гидролизного лигнина для использования в литиевых источниках тока
2.2. Изучение морфологических, физико-химических особенностей материалов
2.2.1. Импедансная спектроскопия
2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия и
энергодисперсионный анализ
2.2.3. Методы рентгеновской фотоэлектронной и инфракрасной спектроскопии
2.2.4. Газовая хроматография
2.2.5. Дериватография
2.3. Конструирование литиевых источников тока на основе гидролизного лигнина и (СР0 8)„
2.3.1. Изготовление катодов
2.3.2. Конструирование макетов литиевых источников тока
2.4. Методы исследования характеристик литиевых источников тока на основе гидролизного лигнина и (СГодГ
2.4.1. Гальваностатический разряд
2.4.2. Электрохимическая импедансная спектроскопия
ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЙ ФТОРУГЛЕРОДНЫЙ КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ (СЕ0Л)„ ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
3.1. Физико-химическая характеристика (СГо.в)«
3.2. Импеданс элемента Ы^СГоД« в заряженном состоянии
3.3. Г альваностатический разряд Ы/(СЕо,8)„
3.4. Рентгенофотоэлектронные исследования материала (СЕол)«
ГЛАВА 4. ГИДРОЛИЗНЫЙ ЛИГНИН КАК КОМПОНЕНТ КАТОДНОГО МАТЕРИАЛА ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
4.1. Физико-химические свойства гидролизног о лигнина
4.2. Электрохимическое поведение литиевых источников тока на основе гидролизного лигнина
4.2.1. Оптимальное содержание основных составляющих катодной массы элементов литий/гидролизный лигнин
4.2.2. Гальваносгатический разряд систем литий/гидролизный лигнин
4.2.3. Продукты реакции взаимодействия 1л+ с гидролизным лигнином
и деградации электролита на катоде
4.2.4. Электрохимическая импедансная спектроскопия литиевых источников тока на основе гидролизного лигнина
4.2.5. Влияние температуры термической обработки катодного материала на характеристики элементов литий/гидролизный лигнин
ВЫВОДЫ
Список сокращений
Список литературы

ЛИТ с катодом на основе (СРД„, способный функционировать при повышенных температурах при использовании в качестве АДР диметилсульфона [134].
Наибольшее распространение в качестве проводящего компонента электролитной системы ЛИТ с катодом на основе (СРД)„ получили перхлорат и тетрафторборат лития. Причем анализ литературных данных позволяет сделать вывод, что типичной следует считать соль ПВТ4. Относительно недорогой 1лСЮ4 характеризуется пониженной, по сравнению с тетрафторборатом лития, электрохимической стабильностью, что ограничивает возможность его применения в ХИТ системы Ы/(СТ,),„ предназначенных для долгосрочной эксплуатации, а также функционирования при повышенных температурах [86, 109, 135]. В литературе есть данные о применении в элементах системы литий/фторуглерод гексафторфосфата лития 1лРР6 [136-138].
Основными преимуществами современных 1л/(СРД„ систем являются надежность, безопасность, хорошая сохранность даже при высоких температурах, а также высокая теоретическая удельная энергия (таблица 1.1) [129, 138]. К тому же, как известно, электродвижущая сила химического источника тока определяется разницей потенциалов между анодом и катодом. Это означает что Ы/(СРЭ„ характеризуется максимальным теоретическим значением ЭДС из известных на сегодняшний день электрохимических источников электрической энергии [5, 9, 39].
В последнее время количество исследований, касающихся литий/фторуглеродных ХИТ, сократилось. Абсолютное большинство выпускаемых промышленностью элементов сохранило тот же технический уровень, что и 5-10 лет назад. Причиной этого являются как утрата интереса к развитию технологии фторуглеродных систем вследствие монополизации данной отрасли ведущими мировыми фирмами-производителями I л/(СРх)„ ХИТ, так и отсутствие революционных идей в направлении улучшения характеристик литиевых источников тока на основе (СТХ)„. Анализ литературных данных показывает, что главными проблемами современных литий/фторуглеродных