Первый заряд литий-ионного аккумулятора

• Автор: Подалинский, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Оглавление

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Необратимая мкость. Механизмы и значения. Литературный обзор

1.1. Механизмы возникновения необратимой мкости

1.1. 1. Электрохимическое восстановление компонентов электролита

1.1.1.1 .Механизмы реакций и результаты восстановления для растворителей

1.1.1.2. Механизмы реакций и результаты восстановления растворнных солей

1.1.1.3. Механизмы реакций и результаты восстановления загрязнений

1.1.1.4. Механизмы реакций и результаты восстановления добавок и присадок

1.1.2. Электрохимическое восстановление компонентов, сорбированных на поверхности электрода
1.1.3. Электрохимическое восстановление внутренних компонентов
1. 1.4. Коинтсркалация сольватированных ионов
1.1.5. Химическое связывание поверхностными функциональными группами
1.1.6. Химическое связывание внутренними функциональными группами
1.1.7. Необратимое поглощение микропорами электродной матрицы.
1.2. Значения необратимых мкостей
1.2.1. Величины необратимых мкостей.
1.2.2. Факторы, влияющие на необратимые мкости
1.2.2.1. Потенциал электрода
1.2.2.2. Площадь поверхности
1.2.2.3. Температура термообработки
1.2.2.4. Степень графитизации
1.2.2.5. Материал и форма его нахождения
1.2.2.6. Структура поверхности
1.3. Итоги и выводы. Постановка задачи
Глава 2. Техника лабораторного эксперимента.
2.1. Экспериментальные ячейки.
2.1.1 Литературные данные.
2.1.1.1. Элементарные конструкции
2.1.1.2. Плоские элементы
2.1.1.3. Монетные элементы
2.1.1.4. Специальные конструкции
2.1.2. Собственный эксперимент
2.2. Техника подготовки образцов
2.3. Испытательные стенды
Глава 3. Первый заряд. Кинетика процесса
3.1. Общие положения
3.2. Методика эксперимента
3.3. Результаты и их обсуждение.
3.3.1. Зависимость Естац.
3.3.2. Зависимость Енаф. ,
3.3.3. Зависимость Емги.
3.3.4. Зависимость ,, Епагр .
3.3.5. Курейский графит
3.4. Итоги и выводы
Глава 4. Курейский графит. Влияние технологических параметров на мкость первого заряда
4.1. Общая характеристика Курейского графита
4.2. Подготовка и проведение эксперимента
4.3. Электродные характеристики Курейского графита в состоянии
i i
4.4. О механизме образования необратимой мкости при первом заряде
4.5. Влияние плотности тока заряда на удельную мкость первого заряда.
4.6. Зависимость потенциала электрода от плотности тока заряда. Вольтамперные характеристики и поляризационные кривые.
4.7. Оптимизация рецептуры и технологии изготовления активной массы отрицательного электрода ЛИА.
4.7.1. Влияние навески активного материала.
4.7.2. Серия А. Влияние марки используемого связующего
4.7.2.1. Характеристика материалов, принятых для исследования в качестве связующих.
4.7.2.2. Результаты, полученные на АЗРС.
4.7.2.3. Результаты, полученные на ИС ВАХ и ПК
4.7.2.4. Анализ данных и выводы
4.7.3. Серия Б. Влияние содержания связующего
4.7.3.1. Характеристика материалов, принятых для исследования влияния содержания связующего.
4.7.3.2. Результаты, полученные на АЗРС
4.7.3.3. Результаты, полученные на ИС ВАХ и ПК
4.7.3.4. Анализ данных и выводы.
4.7.4. Серия В. Влияние марки растворителя
4.7.4.1. Характеристика материалов, принятых для исследования
в качестве растворителей
4.7.4.2. Результаты, полученные на АЗРС.
4.7.4.3. Результаты, полученные на ИС ВАХ и ПК
4.7.4.4. Анализ данных и выводы
4.7.5. Серия Г. Влияние содержания сажи
4.7.5.1. Характеристика материалов, принятых для исследования
в качестве добавки.
4.7.5.2. Результаты, полученные на АЗРС
4.7.5.3. Результаты, полученные на ИС ВАХ и ПК
Щ 4.7.5.4. Анализ данных и выводы
4.8. Обобщения и выводы.
Глава 5. Решение практических задач
Основные выводы
Список литературы


Вполне понятно, что полезные компоненты атмосферы удалять не надо, может быть следовать рекомендациям и насыщать ими атмосферу. Электрохимические реакции восстановления внутренних компонентов матрицы электрода оксиды, сульфиды и иные соединения, введнные в состав матрицы с образованием продуктов, связывающих литий. Явление относится в первую очередь к новым типам электродных материалов, в том числе к имеющим в свом составе оксид олова, как исходный компонент для получения мелкораздробленного олова. Оксид олова, БпО или Бп восстанавливается с освобождением аниона кислорода, который связывает ион лития в оксид лития, расположенный в объме отдельных частиц матрицы. При этом оказываются иммобилизованными значительные количества иона лития. Роль явления. Наличие большого значения необратимой мкости является существенно отрицательным фактором, уничтожающим те преимущества, которые дат большое и стабильное значение обратимой мкости. Прямое измерение количества электричества, израсходованного на заряд и отданного при разряде в первом цикле. Методы обнаружения. Электрохимический снятие хронопотенциограмм в прямом заряд и в обратном разряд направлении для первого цикла. Являются в настоящее время предметом широкого научного поиска, реализуемого с целью практического использования высокой удельной мкости подобных материалов. Электрохимическое восстановление растворителя между графеновыми слоями через коинтеркалацию сольватированных ионов в графитовую матрицу электрода и в микронорах электрода с образованием продуктов, связывающих литий и газообразных продуктов. При совпадении области потенциалов восстановления формирующих поверхностный слой компонентов электролита с областью интеркалации ионов лития при условии отсутствия других, более ранних по потенциалу формирователей этого слоя происходит интеркалация сольватированных ионов лития иногда называемая коиинтеркалацией растворителя. При определнном потенциале более отрицательном, чем для свободного растворителя происходит его восстановление с образованием тех же продуктов, что и при восстановлении на поверхности электрода. Однако поведение этих продуктов иное. Газообразные продукты на находя выхода создают давление внутри частиц, которое также разрушает межплоскостные связи. Совокупность этих процессов приводит к разрушению частиц электродной массы, называемому шелушеним. Те же явления происходят и в микропорах, где компоненты электролита восстанавливаются при более отрицательном потенциале в связи с наложением омической потери напряжения в микропорах. Только вместо межграфеновых связей рвутся связи межчастичные, обеспечивающиеся связующим, с потерей электрического контакта. Роль явления. Явление представляется исключительно вредным, поскольку ведт к разрушению электрода. Прямое наблюдение за состоянием электрода. Быстрое и необратимое снижение удельной мкости при циклировании. Методы обнаружения. Специальных методов для обнаружения этого явления пока не предложено. Может проявляться как разбухание электрода. Использование для создания электролита компонентов, формирующих поверхностный слой ранее потенциалов возможной коинтеркалации. Наилучшим из предложенных компонентов является этиленкарбонат. Химическое связывание лития функциональными группами или поверхностными соединениями на поверхности углерода или других веществ, составляющих электрод. Поверхность углерода, в зависимости от его типа в частности графит, тврдый углерод кокс, мезофазный углерод и. СОСГ, О и гетероатомы, оставшиеся от предшественника. Наличие таких групп особенно характерно для беспорядочного углерода. Приготовленный в обычной атмосфере углерод содержит функциональные группы в форме СООН, ОН. Роль явления. В процессе заряда происходит замещение водорода ионами лития с образованием поверхностных соединений типа i, i, принимающих участие в формировании поверхностного слоя. Поскольку свойства образующегося по этому механизму поверхностного слоя идентичны другим вариантам образования ИПС, это явление не представляет собой вредного пути связывания лития. Просто один механизм формирования ИПС заменяется на другой.