Электрохимические свойства короткозамкнутой системы литий-соль тиопирилия в полимерной матрице

• Автор: Калашникова, Светлана Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 .

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Литиевые источники тока

1.1.1. Литиевые аккумуляторы с твердым полимерным электролитом

1.2. Катодные материалы

1.2.1. Катоды на основе халькогенидов и оксидов переходных металлов

1.2.2. Органические катоды

1.2.3. Физикохимические свойства линейных полимеров с сопряженными связями

1.2.4 Электрофизические свойства линейных полимеров с сопряженными связями

МЕТОДЫ, ПРИБОРЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методы исследования твердофазных электрохимических систем
2.1.1 Вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала
2.1.2 Циклическая вольтамперометрия
2.1.3 Гальваиостатические методы
2.1.4 Определение электросопротивлений с помощью постоянного и переменного токов
2.1.5 Обработка результатов измерений
2.2 Приборы исследования
2.2.1. Конструкция и сборка электрохимических ячеек
2.3 Синтез объектов исследования
2.3.1 Синтез солей тиопирилия
2.3.2 Способ изготовления композитных электродов ГЛАВА
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ГРАНИЦЕ С ЛИТИЕМ
3.1. Анализ результатов, полученных методом гальваностагического включения
3.2 Результаты исследования методом циклической вольтамперометрии
3.3 Применимость модели с барьером Шоттки к описанию исследуемых систем
ПРОДУКТЫ КАТОДНЫХ РЕАКЦИЙ СОЛЕЙ ТИОПИРИЛИЯ В ПОЛИМЕРНОЙ ПАН МАТРИЦЕ
4.1 Схемы электродных процессов при катодной поляризации
4.2 Спектральные характеристики продуктов катодного восстановления
4.3 Рентгенофазовый анализ продуктов
4.4 Химический синтез продуктов катодных реакций
4.5 Определение электропроводности синтезируемых продуктов в диапазоне температур
ТОПОХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ, ПРОТЕКАЮЩИХ В КОРОТКОЗАМКНУТЫХ СИСТЕМАХ ГЛАВА
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛИТИЕВОГО ИСТОЧНИКА ТОКА
6.1 Способ изготовления электрохимической ячейки для источника тока
6.2 Электрические характеристики электрохимической ячейки для источника тока
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ii литийионный аккумулятор
i литийполимерный аккумулятор
i никелькадмиевый аккумулятор
i никельметаллгидридный аккумулятор тетрацианохинодиметан
ВАМ вольтамперометрия
ВАХ вольтамнерная характеристика
ДТА дифференциальнотермический анализ
ИКС инфракрасная спектроскопия
КПЗ комплекс с переносом заряда
МНК метод наименьших квадратов
ПАН полиакрилонитрил
ПЭО полиэтиленоксид
РСА рентгеноструктурный анализ
РФА рентгенофазовый анализ
ТП тиопирилий
ГПК соль тиопирилия в полимерной ПАН матрице ТСХ тонкослойная хроматография
ТЭЛ твердый электролит
УФ ультрафиолетовая спектроскопия
ХИТ химический источник тока
ЦВАМ циклическая вольтамперометрия
ЭДС электродвижущая сила.
ВВЕДЕНИЕ


Для значительного расширения объема применения литийионных аккумуляторов, как оценивают специалисты, требуется заметное повышение характеристик. Японская программа усовершенствования литиевых аккумуляторов в рамках государственного проекта i 6, 7, рассчитанная на лет, предусматривает разработку двух вариантов батарей на длительный срок службы циклов, 0Втчкг и с повышенной удельной энергией 0Втчкг, 0 циклов. Наряду с работами по литийионным аккумуляторам в настоящее время ведутся усиленные исследования по созданию нового типа литиевых аккумуляторов с использованием твердых полимерных электролитов. Любые работы по усовершенствованию литиевых аккумуляторов и по созданию новых вариантов таких батарей связаны с необходимостью решения ряда научных проблем. Проблемам, связанным с созданием перезаряжаемых литиевых источников тока, были посвящены опубликованные в последнее время монографии и обзорьт 8. ЕрофееваКолмогорова, характеризующим топохимические реакции в твердых телах. ЛТПК в качестве источника тока. ГЛАВА 1. Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в году, но только спустя шесть десятилетий, в начале х годов, они впервые появились в бытовых устройствах. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы оказались неудачными изза возникших проблем в обеспечении их безопасной эксплуатации. Литий самый легкий из всех металлов, имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды способны обеспечить и высокое напряжение, и превосходную емкость. Но в результате многочисленных исследований в х годах XX века, было выяснено, что циклическая работа заряд разряд литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, уменьшающим тепловую стабильность и вызывающим потенциальную возможность выхода теплового состояния изпод контроля. В случае, когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития и возникает бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Изза неустойчивости, свойственной литию, исследователи повернули свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом в плотности энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые ii аккумуляторы. Плотность энергии ii аккумуляторов , обычно вдвое превышает плотность стандартных i, а в перспективе, с применением новых активных материалов, предполагается увеличить ее еще и достигнуть трехкратного превосходства над i. На сегодняшний момент существует множество разновидностей ii аккумуляторов, причем можно много говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но с потребительской точки зрения отличить их по внешнему виду не представляется возможным. В работах 3, отмечаются только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам и рассматриваются причины вызвавшие появление на свет литийполимерных аккумуляторов. Высокая плотность энергии и как следствие большая емкость при тех же самых габаритах по сравнению с аккумуляторами на основе никеля. Низкий саморазряд. Высокое напряжение единичного элемента 3. В против 1. В у i и i упрощает его конструкцию, и зачастую аккумулятор состоит только из одною элемента. Многие изготовители сегодня ориентируются на применение именно такого одноэлементного аккумулятора. Однако чтобы обеспечить ту же самую мощность, необходимо отдать более высокий ток. А это требует обеспечения низкого внутреннего сопротивления элемента. Низкая стоимость обслуживания эксплуатационных расходов, не требуются периодические циклы разряда для восстановления емкости. Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты что ведет к дополнительному повышению его стоимости, которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда, разряда и контролирует температуру элемента.