Литиевые электрохимические системы

В данной работе исследовано электрохимическое поведение и свойства катодного материала нового состава на основе феррофосфата лития с водорастворимым связующим LA-133 и проводящим полимером PEDOT:PSS (поли-3,4-этилендиокситиофен: полистиролсульфонат) в виде водной дисперсии. Использование проводящего полимера в комбинации с водорастворимым связующим LA-133 позволяет заметно сократить долю электрохимически неактивных компонентов (до 10%) и тем самым при данной массе активного материала повысить его удельную ёмкость.

Исследована взаимосвязь между структурными параметрами слоистых материалов типа alpha-NaFeO2, используемых в качестве материалов положительного электрода ЛИА, и его электрохимическими характеристиками. Проведено изучение зависимости величины сопротивления переноса заряда от отношения мольных долей кобальта и лития для слоистых оксидов

Изучено влияние ионных жидкостей 1-этил-3-метилимидазолия тетрафторборат (ЕМIBF₄) и 1-бутил-3-метилимидазолия тетрафторборат (BМIBF₄) на свойства полимерного электролита на основе диакрилата полиэтиленгликоля (ДАк-ПЭГ) и соли LiBF₄. Исследования проводили методом масс-спрей спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии и методом спектроскопии электрохимического импеданса в интервале температур от –40 до 120 °С.

Приведены результаты измерений спектров импеданса поликристаллических образцов магний-замещенной литий-железной шпинели состава Li_0.5Fe_2.4Mg_0.1O₄ в частотном диапазоне 10^-2–10⁵ Гц в интервале температур 295–723К. Обнаружено, что поведение температурной зависимости действительной части диэлектрической проницаемости от температуры свидетельствует о процессах активизации электронных переходов между ионами железа различной валентности и сопровождается переориентацией диполей в переменном поле.

Исследовано влияние природы редкоземельных элементов на процесс электрохимического модифицирования диоксидномарганцевого электрода в растворах их солей в апротонных органических растворителях. Доказано, что периодичность свойств, присущая лантаноидам, проявляется и в продуктах их взаимодействия с MnO₂ и связана с особенностями их электронного строения. Показано, что выбор того или иного металла в качестве модифицирующего агента может оказаться определяющим при выборе условий синтеза катодных материалов.

Проведен оценочный расчёт удельных характеристик аккумуляторов с тонкоплёночными электродами. Показано, что увеличение удельной ёмкости возможно только при замене обоих электродов на электроды с более высокой удельной ёмкостью.

Тонкоплёночные электроды из аморфного кремния, подвергнутые различной предобработке, были протестированы в режимах гальваностатического и потенциодинамическото циклирования. Установлено, что предварительный отжиг кремниевых электродов в атмосфере азота приводит к некоторому снижению разрядной ёмкости и незначительному снижению деградации при циклировании. Предварительный отжиг кремниевых электродов в вакууме при температуре 480°С приводит как к увеличению разрядной ёмкости, так и существенному снижению деградации при циклировании.

Рассмотрено современное состояние разработок и области применения литий-ионных аккумуляторов. Показана их конкурентоспособность по сравнению с щелочными и кислотными аккумуляторами. Проанализированы системные подходы и схемотехнические решения, используемые при проектировании аккумуляторных батарей (АБ) большой ёмкости с микропроцессорными системами контроля и управления (СКУ). Рассмотрены основные задачи и функции, выполняемые СКУ. На конкретных примерах обосновано их построение по модульному принципу с 2–3 уровнями управления.

Разработаны элементы электрохимической системы литий-фторированный углерод для имплантируемых медицинских приборов. Показаны их значительные преимущества перед традиционными элементами литий-йод для электрокардиостимуляторов. Исследованы разрядные характеристики, сохраняемость, надёжность, а также различные добавки во фторуглеродный катод для улучшения разрядных характеристик.

Исследованы характеристики различных фторированных графитовых материалов и электропроводных добавок разного исполнения и в различных электролитах. Показано, что наилучшими разрядными характеристиками обладают фторуглеродные материалы на основе графитированных волокон. Показано преимущество тонких катодов на основе фторированных наноматериалов с твёрдополимерным электролитом над аналогичным электродом с традиционным фторуглеродным активным веществом. Использование фторированных наноматериалов приводит к повышению разрядных характеристик источников тока.