Том 24, № 3 (2024)
Статьи
ТВЁРДЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ НАФИОНА ДЛЯ ЛИТИЙ-ИОННЫХ И НАТРИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Аннотация
Использование твердых полимерных электролитов представляет новый и перспективный подход к повышению безопасности литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. В последнее десятилетие появился ряд публикаций по созданию электролитов с проводимостью по ионам лития и натрия на основе нафионоподобных полимеров. В настоящем обзоре анализируются различные методы их синтеза, их свойства, а также информация о лабораторных литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторах с такими электролитами. Сделан вывод, что использование твердых полимерных электролитов на основе нафиона с проводимостью по ионам Li+ и Na+ открывает путь к созданию нового поколения литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. Принципиальным преимуществом твердополимерных электролитов на основе нафиона перед традиционными электролитами на основе полиэтиленоксида является достаточно высокое число переноса катионов, что обеспечивает резкое снижение концентрационной поляризации и, как следствие, повышение энергетической эффективности аккумуляторов.
Электрохимическая энергетика. 2024;24(3):117-132
117-132
КОМПОЗИТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Li3V2(PO4)3, Li4Ti5O12 И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК: ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, ТОЛЩИНЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Аннотация
Рассмотрены роль состава, толщины и морфологии поверхности электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12 с углеродным наноматериалом и поливинилиденфторидом на демонстрируемое ими электрохимическое поведение. Толщиной и морфологией поверхности электродов управляем совместно прокатом на вальцах с разным зазором и контролируем с применением 3D лазерной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. При увеличении содержания углеродного наноматериала наблюдается увеличение удельной ёмкости электрода за счёт нефарадеевской компоненты вплоть до значений удельной ёмкости с кажущимся превышением теоретических возможностей Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12. При прокате заготовок электрода мы наблюдаем, что электродные композиты на основе Li3V2(PO4)3 с уменьшением зазора улучшают своё поведение в части начальной удельной ёмкости и стойкости к высоким токовым нагрузкам, а для композитов на основе Li4Ti5O12 наблюдаем экстремум. Делаем заключение, что для проявления электрохимической активности электродных композитов важен не только контакт Li4Ti5O12 или Li3V2(PO4)3 с электролитом, но и трёхфазный контакт Li4Ti5O12или Li3V2(PO4)3 с частицами углеродного наноматериала и электролитом.
Электрохимическая энергетика. 2024;24(3):133-149
133-149
ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННОЙ ПЛЕНКИ КРЕМНИЯ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ ПРИ ЛИТИРОВАНИИ И ДЕЛИТИРОВАНИИ
Аннотация
Кремний является одним из перспективных материалов анода литий-ионных источников тока с повышенными эксплуатационными характеристиками. Однако деградация кремния в ходе литирования/делитирования по-прежнему остается основной проблемой, которая не позволяет применять его в качестве электрода в коммерческих целях. В работе изучено поведение электроосажденной из расплава LiCl-KCl-CsCl-K2SiF6 на стеклоуглероде пленки кремния толщиной около 5-6 мкм при ее литировании и делитировании в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока. Для этого были использованы методы циклирования в гальваностатическом режиме, электрохимического импеданса и сканирующей электронной микроскопии. Показана принципиальная возможность литирования/делитирования пленки и определены ее энергетические характеристики в ходе многократного циклирования. Однако в ходе 714 циклов заряда-разряда током 0.84 А/г разрядная емкость снизилась с 723 до 58 мА·ч/г. Отмечено, что причина деградации исследуемого образца заключается в отслоении пленки от подложки стеклоуглерода и ее растрескивание.
Электрохимическая энергетика. 2024;24(3):150-160
150-160
НОВЫЙ КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ La2/3Cu3Ti4 – xFexO12 – δ ДЛЯ ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА: СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Аннотация
Проведено допирование катионами Fe3+ титаната лантана меди La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ (x = 0–1). Построена диаграмма зависимости фактора толерантности от относительной электроотрицательности катионов для всех исследуемых составов. Показано, что все составы лежат в области существования искаженного перовскита. Методами рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа установлена область существования твердых растворов La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ, полученных по керамической технологии, которая составила 0 ⩽ x ⩽ 0.4. Получены температурные зависимости электропроводности для составов из области существования твердых растворов La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ. Предположен ионноэлектронный характер их проводимости. Показано, что снижение электронной проводимости с ростом содержания железа обусловлено компенсацией электронных носителей, образующихся при акцепторном допировании.
Электрохимическая энергетика. 2024;24(3):161-168
161-168