Исследование изменения внутреннего сопротивления литий-серных ячеек в процессе гальваностатического циклирования импульсным методом

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

В работе изучена возможность определения внутреннего сопротивления аккумуляторов импульсным методом с последующим Фурье-преобразованием переходной характеристики. Предложенным методом исследовано изменение внутреннего сопротивления литий-серных ячеек (ЛСЯ) в зависимости от степени заряда и разряда и при длительном зарядно-разрядном циклировании. Показано, что внутреннее сопротивление ЛСЯ максимально в точке, соответствующей переходу между высоковольтной и низковольтной площадками как на зарядных, так и на разрядных кривых. Наиболее сильное увеличение внутреннего сопротивления ЛСЯ происходит на начальных этапах циклирования. Обнаружено, что внутреннее сопротивление ЛСЯ в одном и том же зарядовом состоянии определяется способом достижения данного зарядового состояния. Это связано с различием плотностей продуктов электрохимических реакций, образующихся в положительном электроде при заряде (ρ(S) = 2.07 г/см³) и разряде (ρ(Li₂S) = 1.63 г/см³)

Авторы:

Колосницын Владимир Сергеевич, Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, 450054, г. Уфа, пр-т Октября 71, kolos@anrb.ru

Кузьмина Елена Владимировна, Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, 450054, г. Уфа, пр-т Октября 71, kuzmina@anrb.ru

Мочалов Сергей Эрнстович, Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, 450054, г. Уфа, пр-т Октября 71, mochalov.sergey@googlemail.com

Ключевые слова:

импеданс, внутреннее сопротивление, прямое Фурье-преобразование, импульс, литий серная ячейка

Литература

1. Kobayashi Y., Miyashiro H., Kumai K., Takei K., Iwahori T., Uchid, I. // J. Electrochem. Soc. 2002. Vol. 149. P. A978–A982.
2. Verband der Automobilindustrie. URL: http: // www.vda.de (дата обращения: 27.05.2013).
3. Min G. G., Ko Y., Kim T.-H., Song H.-K., Kim S. B., Park S.-M. // J. Electrochem. Soc. 2011. V158. P. A1267–A1274.
4. Schweiger H.-G., Obeidi O., Komesker O., Raschke A., Schiemann M., Zehner C., Gehnen M., Keller M., Birke P. // Sensors. 2010. Vol. 10. P. 5601–5625.
5. Стойнов З. Б., Графов Б. М., Савова-Стойнова Б., Елкин В. В. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991. 336 с.
6. Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1985.
7. Solatron Analytical. URL: www.solartronanalytical.com (дата обращения: 27.05.2013).
8. Goldman S. Transformation calculus and electrical transient. New York: Prentice-Hall, 1949. 439 p.
9. Barsoukov E., Ryu S. H., Lee H. // J. Electrochem. Soc. 2002. Vol. 536. P. 109–122.
10. Мочалов С. Э., Колосницын В. С. // Приборы и техника эксперимента. 2000. № 1. С. 60–63.
11. Yuan L., Qiu X., Chen L., Zhu W. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 127–132.
12. Ahn W., Kim K.-N., Jung K.-N., Shin K.-H., Jin C.-S. // J. Power Sources. 2012. Vol. 202. P. 394–399.
13. Колосницын В. С., Кузьмина Е. В., Карасева Е. В., Мочалов С. Э. // Электрохимия. 2011. Т. 47, № 7. С. 845–850.
14. Choi J.-W., Kim J.-K., Cheruvally G., Ahna J.-H., Ahn H.-J., Kim K.-W. // Electrochim. Acta. 2007. Vol. 52. P. 2075–2082.
15. Zheng W., Liu Y. W., Hua X. G., Zhang C. F. // Electrochim. Acta. 2006. Vol. 51. P. 1330–1335.
16. Rao M., Geng X., Li X., Hua S., Li W. // J. Power Sources. 2012. Vol. 212. P. 179–185.
17. Wang J., Chen J., Konstantinov K., Zhao L., Ng S. H., Wang G. X., Guo Z. P., Liu H. K. // Electrochim. Acta. 2006. Vol. 51. P. 4634–4638.
18. Zhang B., Lai B. C., Zhou Z., Gao X. P. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 3708–3713.
19. Chen J. J., Jia X., She Q. J., Wang C., Zhang Q., Zheng M. S., Dong Q. F., Chen J. J. // Electrochim. Acta. 2010. Vol. 55. P. 8062–8066.
20. Yuan L., Yuan H., Qiu X., Chen L., Zhu W. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 1141–1146.
21. Wang J. Z., Lu L., Choucairc M., Stride J. A., Xu X., Liu H. K. // J. Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 7030–7034.
22. Rao M., Song X., Cairns E. J. // J. Power Sources. 2012. Vol. 205. P. 474–478.
23. Agostini M., Latini A., Panero S., Sun Y. K., Scrosati B. // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159. iss. 4. P. A390–A395.
24. Choi Y. J., Chung Y. D., Baek C. Y., Kim K. W., Ahn H. J., Ahn J. H. // J. Power Sources. 2008. Vol. 184. P. 548–552.
25. Liang X., Wen Z., Liu Y., Zhang H., Huang L., Jin J. // J. Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 3655–3658.
26. Ryu H. S., Ahn H. J., Kim K. W., Ahn J. H., Cho K. K., Nam T. H., Kim J. U., Cho G. B. // J. Power Sources. 2006. Vol. 163, P. 201–206.
27. Dominiko R., Demir-Cakan R., Morcrette M., Tarascon J. M. // Electrochem. Сomm. 2011. Vol. 13. P. 117–120.
28. Kumaresa K., Mikhaylik Y., White R. E. // J. Electrochem. Soc. 2008. Vol. 155. iss. 8. P. A576–A582.
29. Diao Y., Xie K., Xiong S., Hong X. // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159. iss.. 4. P. A421–A425.
30. Hagen M., Schiffels P., Hammer M., Dorfler S., Tubke J., Hoffmann M. J., Althue H., Kaskelc S. // J. Electrochem. Soc. 2013. Vol. 160. iss. 8. P. A1205–A1214.
31. Li Y., Zhan H., Liu S., Huang K., Zhou Y. // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 2945–2949.
32. Колосницын В. С., Карасева Е. В. // Электрохимия. 2008. Т. 44, № 5. С. 548–552.
33. Zhang S. S. // J. Power Sources. 2013. Vol. 231. P. 153–162.

Журнал:

2013. Т. 13, № 3,

Рубрика:

Литиевые электрохимические системы

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2013-13-3-150-157

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 66)