Oxygen Reaction at Carbonaceous Materials with Different Structure in Electrolytes Based on Lithium Perchlorate and Aprotic Solvents


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The necessity of the studying of carbonaceous materials differing in their surface area and structure is called for by the fact that these materials are used until now in the designing of positive electrodes for lithium-oxygen current sources. Under the model conditions, the effect of some factors on the effectiveness of oxygen reduction reaction at the positive electrode is studied. Among them are: properties of the dimethylsulfoxide- and acetonitrile-based electrolytes, the carbonaceous material (ХС 72, Super P, and carbon nanotubes) structure and its relevant transport processes depending on the electrode active layer mass (thickness) and the polarization current density, which determines the oxygen reaction effectiveness at the carbonaceous material. The electrochemically active surface area is shown to increase with the specific surface area, which is determined by the carbonaceous material porous structure, its mass at the electrode, the solvent properties, and the reaction rate. The active layer thickness and current density must be chosen for each carbonaceous material individually, depending upon its structure. At that, the active layer entire surface must be electrochemically accessible; it must make possible the lithium peroxide formation and subsequent decomposition. In the dimethylsulfoxide-based electrolyte (high donor number), the oxygen reduction reaction is highly reversible; the lithium peroxide formation here occurs via disproportionation in the solution bulk and results in the formation of Li2O2 particles with disordered (in all probability, toroidal) structure. This facilitates the back reaction (Li2O2 anodic decomposition), in good agreement with literature data [1]. In acetonitrile-based electrolyte (low donor number), the oxygen reduction reaction occurs in adsorbed state, producing LiО2 that disproportionates at the electrode surface forming a lithium peroxide insulating film whose oxidation needs high overvoltage. On the strength of all the parameters, carbon nanotubes are most effective in the oxygen reduction reaction in the dimethylsulfoxide-based electrolyte, because the carbon nanotubes have large volume of mesopores for the reactant transport, high electrochemically active surface area for the Li2O2 accumulation, and thus provide high characteristics per electrode.

Об авторах

V. Bogdanovskaya

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Автор, ответственный за переписку.
Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 119071

N. Panchenko

Mendeleev University of Chemical Technology

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 125190

M. Radina

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 119071

V. Andreev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 119071

O. Korchagin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 119071

O. Tripachev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 119071

V. Novikov

Mendeleev University of Chemical Technology

Email: bogd@elchem.ac.ru
Россия, Moscow, 125190

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».