Диссертация (Разработка и исследование твердофазных электродов литиевого аккумулятора), страница 14

Предложен способ изготовления электродов аккумулятора, которыйвключает в себя несколько стадий: перемешивание компонентов активной массыэлектродов,пропиткарастворомтвердополимерногоэлектролитавдиметилацетомиде, ультразвуковое диспергирование, удаление растворителя всушильном шкафу, пластическое деформирование твердофазной массы, размол вшаровой мельнице, напрессовка на подложку, термообработка твердофазногоэлектрода в сушильном шкафу.2. Исследовано влияние природы электропроводящей добавки на удельнуюемкость катода и анода показало, что использование углеродных нанотрубок даетпреимущество в удельной емкости и потенциале разряда.3.Установленооптимальноесоотношениемеждукомпонентамитвердофазного катода: 86 % LiFePO4/LiТi2(РО4)3: 6 % ЭД: 8 % ТПЭ.

Для анодасоответствующаяпропорциявыглядитследующимобразом:82% Li4Ti5O12: 8% ЭД: 10% ТПЭ. Нарушение соотношений между компонентамиэлектрода приводит к снижению эффективности его эксплуатации.4. Испытания опытной партии твердофазных аккумуляторов показали, чтоони имеют выигрыш в 11% по емкости и 20 % по удельной энергии передсуществующими аналогами.133Рисунок 4.22 – Плоские аккумуляторы для смарткарт.134ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Разработан метод синтеза композита LiFePO4/LiТi2(РО4)3, включающий 3стадии: 1-я – получение железо-фосфата и титан-фосфата путем термообработкисмеси аммоний дигидрофосфата с оксидами металлов; 2-я – механическаяактивация смеси металлфосфатов и гидрооксида лития; 3-я – термическоелитирование промежуточного продукта.2.Предложенметодсинтезатитанаталития,включающиймеханоактивацию прекурсора на аппаратуре высокого давления типа наковаленБриджмена, который позволяет снизить температуру и продолжительностьотжига при достижении высокодисперсного состояния продукта.

Установленазависимость размера частиц титаната лития от температуры и продолжительностиотжига.3. Предложен способ изготовления электродов аккумулятора, которыйвключает в себя несколько стадий: перемешивание компонентов активной массыэлектродов,пропиткарастворомтвердополимерногоэлектролитавдиметилацетомиде, ультразвуковое диспергирование, удаление растворителя всушильном шкафу, пластическое деформирование твердофазной массы, размол вшаровой мельнице, напрессовка на подложку, термообработка твердофазногоэлектрода в сушильном шкафу.4. Исследовано влияние природы электропроводящей добавки на удельныеемкости катода и анода показало, что использование углеродных нанотрубок даетпреимущество в удельной емкости и потенциале разряда.5.Установленооптимальноесоотношениемеждукомпонентамитвердофазного катода: 86 % LiFePO4/LiТi2(РО4)3: 6 % ЭД: 8 % ТПЭ.

Для анодасоответствующаяпропорциявыглядитследующимобразом:82% Li4Ti5O12: 8 % ЭД: 10 % ТПЭ. Нарушение соотношений между компонентамиэлектрода приводит к снижению эффективности его эксплуатации.1356. Испытания опытной партии твердофазных аккумуляторов показали, чтоони имеют выигрыш по емкости и удельной энергии перед существующимианалогами.136Список сокращений и условных обозначенийХИТ – химический источник тока;Li-ion – литий-ионный аккумулятор;Li-pol – литий-полимерный аккумулятор;ЖЭ – жидкий электролит;ПК – пропиленкарбонат;ПЭ- полимерный электролит;ТПЭ – твердополимерный электролит;ГПЭ – гель-полимерный электролит;ЛЭ-1 – марка электродного лития;АДР – апротонный диполярный растворитель;PEDOT:PSS – поли-3,4-этилендиокситиофен: полистиролсульфонат;ДХДФС – 4,4-дихлордифенил сульфон;ПЭО – полиэтилен оксида;ДМА – диметилацетамид;АД-100, пенографит, ТЕРМОКС-277-ХИТ – марки углерода;УНТ – углеродные нанотрубки;ПД – пластическое деформирование;МА – механоактивация;ТС – традиционный способ;РЭМ – растровая электронная микроскопия;ДСК – дифференциально-сканирующая калориметрия;УМ – углеродные материалы;АМ – активная масса;ОКР – область когерентного рассеивания;x – стехиометрический коэффициент;d – расстояние между соседними отражающими плоскостями в кристалле;1372θ – угол скольжения, образованный направлением падающих на кристалл лучейс отражающей поверхностью;n – порядок отражения;λ – длина волны рентгеновского излучения;a, b, c – параметры элементарной ячейки;r – размер микрокристаллов;I – интенсивность излучения;q – тепловой поток;m – масса;σ – удельная электропроводность;Т – температура;V – волновое число;Е – электродный потенциал;i – плотность тока;δ – толщина электрода;∆U – омическое падение напряжения;С – электрическая емкость;τ – время заряда-разряда.138Список литературы1.

Пуцылов, И. А. Перспективные электродные материалы литиевых источниковтока/И. А. Пуцылов,К. С. Смирнов,А. М. Егоров,С. Е. Смирнов//М.: Издательство «Компания Спутник+». – 2015. – 88 с.2. Сафронов, Д. В. Интеркаляция и деинтеркаляция лития из титаната лития идвойногофосфаталития-железа/Д. В. Сафронов,С. А. Новикова,А. Б. Ярославцев, А. М. Скундин // Неорганические материалы.

– 2012. – Т. 48. –№ 1. – С. 63-67.3.Косова, Н. В.Синтезнаноразмерныхматериаловдлялитий-ионныхаккумуляторов с применением механической активации. Исследование ихструктуры и свойств / Н. В. Косова, Е. Т. Девяткина // Электрохимия. – 2012. –Т. 48. – № 2. – С. 351-361.4. Berbenni, V. Mechano- thermally Activated Solid-state Synthesis of Li4Ti5O12 Spinelfrom Li2CO3-TiO2 Mixtures / V. Berbenni, C. Milanese, G.

Bruni, A. Marini // Z.Naturforsch. – 2010. – V. 65b. – P. 23-26.5. Смирнов, К. С. Синтез и электрохимические свойства литий-железо фосфата /К. С. Смирнов,Н. А. Яштулов,Г. М. Кузьмичева,В. А. Жорин//Журналприкладной химии. – 2011. – Т. 84. – № 10. – С. 1652-1655.6. Смирнов, С. С.

Синтез и электрохимические свойства литий-ванадиевойбронзы / С. С. Смирнов, В. А. Жорин, М. Р. Киселев // Журнал прикладной химии.– 2010. – Т. 83. – № 7. – С. 1109-1113.7. Кузьмичева, Г. М. Синтез двойного фосфата литий-титана из различныхмодификацийдиоксидатитана/Г. М. Кузьмичева,С. С. Смирнов,А. Н. Савостьянов, С. Е. Смирнов, В. А. Жорин // Химическая технология. – 2011.– Т. 12. – № 9. – С. 516-519.8. Шу Кин Юан. Электрохимическое поведение литий-ионных аккумуляторов наоснове синтезированных гидротермальным методом LiFePO4 и углеродных139сферул / Шу Кин Юан, Кей Е Дай // Электрохимия.

– 2013. – Т. 49. – № 12. – С.1270-1276.9. Кулова, Т. Л. Новые электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов(обзор) / Т. Л. Кулова // Электрохимия. – 2013. – Т. 49. – № 1. – С. 3-27.10. Смирнов, К. С. Влияние механоактивации на характеристики электродов наоснове литий-железо фосфата / К. С. Смирнов, Н. А. Яштулов, В. А. Жорин //Журнал прикладной химии.

– 2013. – Т. 86. – № 4. – С. 647-649.11. Смирнов, К. С. Исследование свойств катодных материалов на основе литийжелезо фосфата / К. С. Смирнов, В. А. Жорин, С. E Смирнов // Перспективныематериалы. – 2014. – № 4. – С. 13-17.12. Косова, Н.В. Использование механической активации для синтеза новыхнаноструктурированных композиционных катодных материалов литий-ионныхаккумуляторов / Н.

В. Косова, Е. Т. Девяткина // Доклады Академии Наук. – 2014.– Т. 458. – № 6. – С. 676-679.13. Михайлова, А. М. Ионная проводимость твердых полимерных электролитовна основе полиакрилонитрила и солей щелочных металлов / А. М. Михайлова, xГ. И. Михайлова, Е. П. Новожилов, Н.

Н. Ковынева // Тезисы докладов –Волгоград : XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. – 2011. – Т.4. – С. 86.14.Чеботарев, В. П.Исследованиеполимерныхэлектролитовнаосновеароматических полисульфонов / В. П. Чеботарев, И. А. Пуцылов, С. С. Смирнов //Пластические массы. – 2008. – № 1. – С. 44-46.15. Зубцова, К. С. Разработка технологических основ создания литиевогоисточникатокаствердымполимернымэлектролитом/К. С. Зубцова,А. М. Михайлова // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 2-2 (120).– С. 112-116.16.

Смирнов, С. С. Разработка и исследование твердополимерных электролитов /С. С. Смирнов, С. С. Ловков, и др. // Пластические массы. – 2010. – № 8. – С. 4347.14017. Химические источники тока: Справочник./ Под ред. Н. В. Коровина иА. М. Скундина. – М.: Издательство МЭИ – 2003.

– 739 с.18. Vincent, C. A. Non-aqueous battery systems / C. A. Vincent // Phil. Trans. Roy.Soc. London. A. – 1996. – V. 354. – № 1712. Р. 1567-1576.19.Смирнов, С. Е.Тенденциивразвитиилитиевыхаккумуляторов/С. Е. Смирнов, А. Н. Савостьянов, К. С. Смирнов // София : Материалы 10-йМеждународной научной конференции «Актуальные научные разработки». –2014. – Т. 28. – С. 36-38.20.

Каневский, Л.С. Проблема деградации литий-ионных аккумуляторов и путистабилизации их характеристик / Л. С. Каневский, В. С. Дубасова // Саратов :Материалы 6-й Межд. конф. «Фундаментальные проблемы электрохимическойэнергетики». – 2005. – С. 126-129.21. Дубасова, В. С. Исследования и производство материалов для литий-ионныхаккумуляторов в России и за рубежом. Электродные материалы зарубежногопроизводства / В. С. Дубасова, Л. С. Каневский // Электрохимическая энергетика.– 2005. – Т. 5. – № 2.