Синтез и свойства литийпроводящих оксидных и полимерных материалов для вторичных литиевых источников тока

• Автор: Брылев, Олег Александрович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил

Содержание
Введение

I. Обзор литературы

1.1. Химические источники тока общие сведения

1.2. Литиевые и литийионные химические источники тока

1.2.1. Анодные материалы

1.2.2. Электролиты

1.2.2.1. Жидкие электролиты

1.2.2.2. Полимерные электролиты

1.2.3. Катодные материалы

1.3. Факторы, влияющие на электрохимические характеристики литиевых аккумуляторов

1.4. Кобальтит и ваиадат лития
1.4.1. Кобальтит лития
1.4.2. Триванадат лития ПУз
1.5. Особенности криохимического синтеза
II. Экспериментальная часть
П. 1. Методы синтеза материалов
И.2. Методы исследования материалов
III. Результаты и их обсуждение
III. 1. Криохимический синтез и исследование кобальтита лития
Ш. 1.1. Фазообразование при термическом разложении продуктов сублимационного обезвоживания Ш. 1.2. Электрохимические измерения
Ш.2. Криохимический синтез и исследование ванадата лития ЫУзОв
Ш.2.1. Фазообразование ванадата лития при
термическом разложении прекурсоров
1.2.2. Исследование электрохимических характеристик
катодных материалов на основе ЫУзОв
III.3. Синтез и исследование полимерных электролитов
с униполярной проводимостью
Ш.3.1. Синтез униполярных катионпроводящих
полимерных электролитов 1П.3.2. Синтез униполярных анионпроводящих
полимерных электролитов
1.3.3. Исследование методом термоанализа
1.3.4. Измерения электрической проводимости в вакууме
1.3.5. Зависимость проводимости униполярных полимерных
электролитов от давления и температуры
1.3.6. Использование модели свободного объема для интерпретации зависимости проводимости
от температуры и давления.
Выводы
Список литературы


Эта опасность может быть устранена путем замены кадмия на интермсталлиды, способные адсорбировать водород. Также это позволяет увеличить удельную энергию аккумулятора. Удельная энергия таких аккумуляторов составляет Втчкг, что в 1,52 раза выше, чем для никелькадмиевых элементов, а удельная мощность достигает 0 Вткг. Существуют также аккумуляторы разогревного тина, работающие при 00С, например, сернонатриевый аккумулятор, система натрийхлорид никеля и т. Для всех типов аккумуляторов можно выделить ряд общих закономерностей. Вопервых, практическая удельная энергия всегда оказывается ниже теоретически рассчитанной изза неполного использования активных материалов, присутствия неактивных элементов электролита, сепараторов, токовых коллекторов и т. Обычно реальная энергия составляет лишь от теоретически возможной и зависит от многих параметров, таких как температура, условия зарядаразряда, продолжительность хранения и т. На рис. Как видно, с увеличением удельной мощности, т. Зависимость удельной энергии от удельной мощности для различных типов аккумуляторов 3. Сравнивая электрохимические характеристики различных типов аккумуляторов рис. В следующем разделе химические источники тока этого типа рассмотрены более подробно. Литиевые и литийионные химические источники тока. За последние лет широкое распространение получили литиевые химические источники тока, как первичные, так и вторичные. Небольшой атомный вес лития 6,, его высокая удельная электрохимическая емкость 3, Ачг и высокий восстановительный потенциал 3,5 В относительно стандартного водородного электрода обеспечивают высокую удельную энергию литиевых батарей. В качестве анода в первичных литиевых элементах обычно используется металлический литий. Однако, повторное использование данных батарей может быть опасным изза образования дендритов и, как следствие, возможного короткого замыкания и образования высокопористого и реакционноспособного металлического лития. Поэтому во вторичных или литийионных источниках тока при заряде литий обратимо интеркалируется в анод на основе углерода, а при разряде в катод на основе оксидов бметаллов. Иначе говоря, электрохимическая ячейка должна быть полностью изолирована от окружающей среды, что достигается на практике сборкой батарей в сухих боксах в атмосфере инертных газов. В первичных литиевых элементах в качестве катодов используются различные соединения, например, СиО, Си8, СРХ, МпСЬ, М0О3, У5 и т. Одним из наиболее интересных первичных литиевых ХИТ является полностью твердотельная литийиодная батарея, состоящая из литиевого анода и катода на основе комплекса йода и поли2винилпиридина Р2УР. Р2УР п Р2УР п1 л1 1. Хотя ионная проводимость йодида лития достаточно низкая, изза малой толщины этой пленки данный ХИТ вполне подходит для применений, требующих небольшой токовой нагрузки. В данных твердотельных элементах полностью отсутствует риск утечки электролита, и литийиодная батарея широко используется в кардиостимуляторах, а также в часах и карманных калькуляторах 4. Рис. Схема литийионной батареи. Схема классической литийионной батареи представлена на рис. Она состоит из графитового анода, электролита и катода, состоящего в основном примерно на из активного материала чаще всего 1лСо, 1л или 1лМп4, сажи для увеличения электронной проводимости и связующего агента, обычно фторсодержащего органического полимера. При этом обычное значение удельной энергии составляет 00 Втчкг, а удельная мощность может достигать 0 Вткг 6. Очевидно, что дальнейшее улучшение эксплуатационных характеристик литиевых аккумуляторов связано с детальным исследованием их компонентов, а также поиском новых перспективных материалов. В качестве анодных материалов в литиевых ХИТ мемут использоваться металлический литий, его сплавы с алюминием, оловом, свинцом, сурьмой и другими элементами, оксиды 31мсталлов, а также различные модификации углерода. Так, аноды на основе сплавов 1ЛА1 мслут быть использованы в течение циклов зарядразряд. Таблица 1. Материал Обратимая удельная емкость Средний потенциал отн. Ачг мАчсм3
Г рафит 2 7 0,5 . А1 0 0. Л4. Ьм. I.i4.