Литиевые электрохимические системы

Изучалась возможность использования в качестве основы катодного материала литиевых источников тока ультрадисперсного TiO₂2 (анатаз), полученного методом солянокислого гидролиза тетрахлорида титана. Проведён комплекс исследований кинетики электрохимической интеркаляции ионов Li+ в синтезированный TiO₂ и предложена стадийная модель процесса. Зафиксированы изменения фазового состава катодного материала при разряде модельного источника тока.

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.

В обзоре обобщены литературные сведения о термическом разложении оксалата железа (II) с образованием Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe₃C и других продуктов. Прослежена историческая эволюция взглядов на пути и механизм термолиза оксалатов. Анализируется современное состояние проблемы с позиции использования соединения FeC₂O₄·2Н₂O для синтеза феррофосфата лития LiFePO₄4 - многообещающего катодного материала для литий-ионных аккумуляторов.

Разработаны методики синтеза фосфата лития железа LiFePO₄4 со структурой оливина. Синтезированы новые материалы на основе фосфата лития железа, в том числе допированные металлами композиты LiFePO₄4 с углеродом, получаемым путём пиролиза органических соединений. Проведена кристаллографическая характеризация синтезированных материалов, определены их электрохимические характеристики при экстракции и обратном внедрении лития. Найдены корреляции между кристаллографическими и электрохимическими характеристиками материалов.

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%.

Исследовано коррозионно-электрохимическое поведение магния и магний-литиевых сплавов типа МА 21 в растворах умеренно кислых фосфатов с различными добавками. Выявлено ингибирующее действие нитрати фторид-ионов на процесс анодного растворения данных объектов. Отмечены особенности электрохимического растворения магния и магний-литиевых сплавов в нитратфосфатных растворах при наличии фторид-ионов, обусловленные конкуренцией между процессами их активации и пассивации.

Bcытания литий-фторуглеродных источников тока для электрокардиостимуляторов с целью оценки формы разрядной крПроведены длительные испивой в конце срока эксплуатации. Показано, что более пологой разрядной кривой отличаются источники тока с большим содержанием фтористого углерода. Проведена оценка ёмкости источников тока при различных режимах разряда.

В современных технологических процессах возрастает использование расплавленных многокомпонентных солевых смесей. Определение состава и температуры плавления важных в прикладном отношении композиций, выявление закономерностей процессов, протекающих при плавлении и кристаллизации сплавов, а также фаз, находящихся в равновесии при данных термодинамических условиях, возможно при изучении фазовых диаграмм.

Исследованы возможности повышения эффективности спектрального анализа при импедансных измерениях. Показано, что для определения линейного электрохимического импеданса предпочтительно использовать линейно изменяющийся входной сигнал, а для количественной оценки нелинейности электрохимического импеданса в качестве входного сигнала - косинусные электрические биения. Предложены конструктивные схемы генераторов таких сигналов.

В работе впервые показана возможность использования гидролизного лигнина в качестве активного компонента катодного материала первичного литиевого источника электрической энергии. Методами импедансной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской флуоресцентной спектроскопии исследованы электропроводность, морфология и элементный состав гидролизного лигнина. Изучены основные параметры и поведение литиевого химического источника тока на основе лигнина с использованием 1М раствора LiBF4 в γ-бутиролактоне.