литий-ионные аккумуляторы

Показано, что анализ гальваностатических зарядно-разрядных кривых в нормированных координатах позволяет сделать предварительные выводы о механизме деградации электродов при циклировании. Если деградация обусловлена потерей активного вещества, все нормированные кривые совпадают. В случае, когда деградация связана с образованием изолирующих поверхностных плёнок, нормированные кривые смещаются по оси потенциалов. При структурных изменениях происходит качественное изменение формы гальваностатических кривых.

Кремниевые электроды с регулярной пористой структурой были изготовлены методом фотоэлектрохимического травления шайб монокристаллического w-кремния с последующим удалением подложки. Изучены электроды с порами, имеющими круглое и квадратное сечение. Пористость электродов была дополнительно увеличена за счёт окисления с последующим стравливанием оксида. Обнаружено, что электрохимические характеристики электродов зависят от их пористости, причём максимальную ёмкость по внедрению лития имеют электроды с пористостью 60–70%.

На основании анализа литературных и собственных экспериментальных данных сформулирован закон деградации кремниевых электродов при их циклировании. Показано, что ёмкость электрода Q на n-м цикле может быть вычислена из соотношения Q = Q₀ exp(kn+βn²/2), где Q₀ — начальная ёмкость, k и β — эмпирические константы.

Проведены циклические испытания литий-ионных аккумуляторов в широком интервале температур и токов разряда. Обнаружено, что существует некоторая пороговая разрядная нагрузка, при превышении которой разрядная ёмкость резко падает.

Исследованы разрядные характеристики образцов нанотитаната лития, синтезированных твердофазным методом из диоксида титана анатазной модификации и разных соединений лития. Получены количественные данные об изменении формы разрядных кривых при увеличении тока разряда. Качественно характер изменения формы разрядной кривой объяснён с позиций модели гетерогенного зерна нанотитаната лития. Установлено, что зависимость разрядной ёмкости от плотности тока не описывается общим уравнением Пейкерта, а распадается на два участка.