Диссертация (1105684), страница 29
Текст из файла (страница 29)
В частности, пероксид лития, сформированный на углеродныхнаностенках начинает разлагаться с образованием оксида лития, который впоследствииразлагается до ионов лития и молекулярного кислорода (Рисунок А.3). В то же время, пероксидлития, сформированный на графене, оказывается стабильным, что можно связать с лучшейспособностью графена отводить вторичные электроны на землю спектрометра (Рисунок А.3).При исследовании же электрохимических процессов в молекулярном кислороде при потокефотонов до 1011 фотонов/с никаких заметных изменений замечено не было, по-видимому,вследствие того, что скорость образования пероксида лития в электрохимическом процессезначительно превышает скорость его разложения вследствие взаимодействия с пучкомрентгеновского излучения.162Таблица A.1.Воздействие рентгеновского излучения на литиевые соединенияИсточникСинхротрон иПотокЭнергияНаблюдаемый эффект воздействиялиния выводафотонов,фотонов,рентгеновского излученияизлученияфотонов/сeVBESSY RGBL1010100-727Эффекта не обнаруженоДаннаяELETTRA1.5·1011 in74В кислородной атмосфере:работаSpectromicroscopyfocusДаннаяработаразложение пероксида собразованием оксида;последующие разложение оксидас образованием ионов лития икислорода[97]ELETTRA>109 вESCAmicroscopyфокусе650Не обнаружены в процессеразряда литий-воздушногоаккумулятора или в вакууме вдефокусированном режиме.Обнаружен эффект разложенияпероксида лития вмикроскопическом режиме прифокусировке рентгеновскогопучка[97]ISSIS2.4·1011250-727Не обнаружен в кислороде,вакууме или аргоне163Рисунок А.1.
Фотоэлектронные спектры остовного уровня O 1s, для пероксида и оксидалития на литированных углеродных наностенках в начале съёмки (синий) и спустя 4ч выдержкипод пучком рентгеновского излучения (оранжевый)Рисунок А.2. Карты фона, отображающие морфологию поверхности исходного a) ивыдержанного под пучком (b) образца литированных углеродных наностенок в молекулярномкислороде164Рисунок А.3.
Рентгеновские фотоэлектронные спектры валентной зоны (a,b) и остовногоуровня Li 1s (c,d), а также количество лития на поверхности (e,f) углеродных наностенок (a,c,e)и многослойного графена (b,d,f).165Рисунок А.4. Фотоэлектронные спектры C1s, зарегистрированные после 2 мин (а) и1 ч (b) воздействия рентгеновского излучения на систему твёрдый O2/графен166БлагодарностиАвтор выражает глубокую благодарность своим руководителям и учителям Л. В.
Яшиной и Д.М. Иткису за поддержку, внимание, помощь в работе и плодоторное обсуждение результатов.Также автор признателен О. О. Капитановой, А. И. Беловой, Т. К. Захарченко, А. И.Козьменковой, Б. В. Сеньковского, А. В. Федорова, В. А. Визгалова, А. В. Сергеева, А. А.Волыхова, Д. Ю. Усачёва, Н.И.
Вербицкого, Д. Ю. Цуканову, К. В. Мироновича, В. А. Кривченко,М. Г. Рыбина, Е. Д. Образцову, Д. В. Вялых за помощь в получении результатов и плодотворноесотрудничество. Отдельная благодарность всему персоналу линий вывода синхротронногоизлучения RGBL, HE-SGM, ISISS в Берлине, CIRCE в Барселоне и Spectromicroscopy,ESCAmicroscopy и Material Scinсe в Триесте за помощь в экспериментальном оформлениипроведённых исследований.
Автор также благодарит весь коллектив кафедры неорганическойхимии химического факультета и факультета наук о материалах за обучение, внимание к работеи ценные замечания.Искреннюю благодарность автор выражает семье и друзьям за бесценную помощь иморальную поддержку.167Литература1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.Yang, Z., Zhang, J., Kintner-Meyer, M.C., Lu, X., Choi, D., Lemmon, J.P., Liu, J. Electrochemicalenergy storage for green grid // Chemical reviews.– 2011.– V. 111.– N. 5.– P.
3577-3613.World energy outlook, International Energy Agence, Paris, 2010.Powell, C.A., Morreale, B.D. Materials Challenges in Advanced Coal Conversion Technologies// MRS Bulletin.– 2011.– V. 33.– N. 04.– P. 309-315.Choi, J.W., Aurbach, D. Promise and reality of post-lithium-ion batteries with high energydensities // Nature Reviews Materials.– 2016.– V. 1.– N. P.
16013.Abraham, K.M., Jiang, Z. A polymer electrolyte-based rechargable lithium/oxygen battery // J.Electrochem. Soc.– 1996.– V. 143.– N. 1.– P. 1-5.Sergeev, A.V., Chertovich, A.V., Itkis, D.M., Goodilin, E.A., Khokhlov, A.R. Effects of cathodeand electrolyte properties on lithium–air battery performance: Computational study // Journal ofPower Sources.– 2015.– V. 279.– N. P. 707-712.Christensen, J., Albertus, P., Sanchez-Carrera, R.S., Lohmann, T., Kozinsky, B., Liedtke, R.,Ahmed, J., Kojic, A. A Critical Review of Li∕Air Batteries // Journal of The ElectrochemicalSociety.– 2012.– V. 159.– N. 2.– P. R1.Albertus, P., Girishkumar, G., McCloskey, B., Sánchez-Carrera, R.S., Kozinsky, B., Christensen,J., Luntz, A.C.
Identifying Capacity Limitations in the Li/Oxygen Battery Using Experimentsand Modeling // Journal of The Electrochemical Society.– 2011.– V. 158.– N. 3.– P. A343.Lu, Y.-C., Gallant, B.M., Kwabi, D.G., Harding, J.R., Mitchell, R.R., Whittingham, M.S., ShaoHorn, Y. Lithium–oxygen batteries: bridging mechanistic understanding and battery performance// Energy & Environmental Science.– 2013.– V. 6.– N. 3.– P. 750.Gallant, B.M., Mitchell, R.R., Kwabi, D.G., Zhou, J., Zuin, L., Thompson, C.V., Shao-Horn, Y.Chemical and Morphological Changes of Li–O2 Battery Electrodes upon Cycling // The Journalof Physical Chemistry C.– 2012.– V.
116.– N. 39.– P. 20800-20805.Kwabi, D.G., Tulodziecki, M., Pour, N., Itkis, D.M., Thompson, C.V., Shao-Horn, Y. ControllingSolution-Mediated Reaction Mechanisms of Oxygen Reduction Using Potential and Solvent forAprotic Lithium-Oxygen Batteries // J Phys Chem Lett.– 2016.– V. 7.– N. 7.– P. 1204-1212.Lu, Y.-C., Kwabi, D.G., Yao, K.P.C., Harding, J.R., Zhou, J., Zuin, L., Shao-Horn, Y. Thedischarge rate capability of rechargeable Li–O2 batteries // Energy & Environmental Science.–2011.– V. 4.– N. 8.– P. 2999.McCloskey, B.D., Speidel, A., Scheffler, R., Miller, D.C., Viswanathan, V., Hummelshøj, J.S.,Nørskov, J.K., Luntz, A.C. Twin Problems of Interfacial Carbonate Formation in NonaqueousLi–O2Batteries // The Journal of Physical Chemistry Letters.– 2012.– V. 3.– N.
8.– P. 997-1001.Jiang, K.M.A.a.Z. A Polymer Electrolyte-Based Rechargeable lithium/Oxygen Battery // J.Electrochem. Soc.– 1996.– V. 143.– N. 1.– P.G. Girishkumar, B.M., A. C. Luntz, S. Swanson, and W. Wilcke Lithium-Air Battery: Promiseand Challenges // J.
Phys. Chem. Lett. .– 2010.– V. 1.– N. P. 2193–2203.Gierszewski, P.J., Prasad, R.C., Kirk, D.W. Properties of LiOH and LiNO3 aqueous solutions:additional results // Fusion Enineering and Design.– 1992.– V. 15.– N. P. 279-283.Yamamoto, O., Imanishi, N., Aqueous Lithium-Air Batteries, in: Z. Zhang, Zhang, S.S.
(Eds.),Rechargeable Batteries: Materials, Technologies and New Trends, Springer InternationalPublishing, Cham, 2015, pp. 559-585.Visco, S.J., Kat, B.D., Nimon, Y.S., DeJonghe, L.C., Protected Active Metal Electrode andBattery Cell Structures with Nonaqueous Interlayer Architecture, USA, 2007.Kumar, B., Kumar, J., Leese, R., Fellner, J.P., Rodrigues, S.J., Abraham, K.M. A Solid-State,Rechargeable, Long Cycle Life Lithium–Air Battery // Journal of The Electrochemical Society.–2010.– V. 157.– N. 1.– P. A50.16820.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.Bryantsev, V.
Stability of Lithium Superoxide LiO2 in the Gas Phase: Computational Study ofDimerization and Disproportionation Reactions // 2010.– V. N. P.Lu, Y.-C., Gasteiger, H.A., Parent, M.C., Chiloyan, V., Shao-Horn, Y. The Influence of Catalystson Discharge and Charge Voltages of Rechargeable Li–Oxygen Batteries // Electrochemical andSolid-State Letters.– 2010.– V. 13.– N. 6.– P. A69.Zhangquan Peng, S.A.F., Laurence J. Hardwick, Yuhui Chen, Vincent Giordani, Fanny Barde,Petr Novak, Duncan Graham, Jean-Marie Tarascon, and Peter G.
Bruce Oxygen Reactions in aNon-Aqueous Li+ Electrolyte // Angewandte Chemie.– 2011.– V. 123.– N. P. 6475-6479.Dampier, F.W., Brummer, S.B. The cycling behavior of the lithium electrode in LiAsF6/methylacetate solutions // Electrochemica Acta.– 1977.– V. 22.– N. P. 1339-1345.Li, Z., Huang, J., Yann Liaw, B., Metzler, V., Zhang, J. A review of lithium deposition in lithiumion and lithium metal secondary batteries // Journal of Power Sources.– 2014.– V. 254.– N. P.168-182.Ogasawara, T., Debart, A., Holzapfel, M., Novak, P., Bruce, P.G.
Rechargeable Li2O2 Electrodefor Lithium Batteries // J. Am. Chem. Soc.– 2005.– V. 128.– N. P. 1390-1393.Wang, Y., Zhou, H. A lithium-air battery with a potential to continuously reduce O2 from air fordelivering energy // Journal of Power Sources.– 2010.– V. 195.– N. 1.– P. 358-361.Black, R., Oh, S.H., Lee, J.H., Yim, T., Adams, B., Nazar, L.F. Screening for superoxide reactivityin Li-O2 batteries: effect on Li2O2/LiOH crystallization // Journal of the American ChemicalSociety.– 2012.– V. 134.– N.
6.– P. 2902-2905.Sawyer, D.T., Valentine, J.S. How Super is Superoxide? // Accounts of Chemical Research.–1981.– V. 14.– N. P. 393-400.Johnson, L., Li, C., Liu, Z., Chen, Y., Freunberger, S.A., Ashok, P.C., Praveen, B.B., Dholakia,K., Tarascon, J.M., Bruce, P.G. The role of LiO2 solubility in O2 reduction in aprotic solventsand its consequences for Li-O2 batteries // Nature chemistry.– 2014.– V.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
