Маркевич Олександр Васильович. Безбаластний МоО3-електрод для літієвих хімічних джерел струму

Краткое описание

Маркевич Олександр Васильович. Безбаластний МоО3-електрод для літієвих хімічних джерел струму : Дис... канд. наук: 05.17.03 2007

Маркевич О. В. Безбаластний МоО3-електрод для літієвих хімічних джерел струму. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 технічна електрохімія. Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2006 р.
Встановлений взаємовплив між ренгенофазовими характеристиками безбаластних МоО3-електродів, отриманих при різних режимах формування шару активного матеріалу, та їх зворотними питомими електрохімічними характеристиками. Доказано, що більш висока величина зворотної питомої ємності безбаластного МоО3-електрода, в порівнянні зі зворотною питомою ємністю композитного МоО3-електрода на основі вихідного порошку оксиду, обумовлена підвищеною концентрацією дефектів в структурі електродного матеріалу.
Показано, що зворотна питома ємність МоО3-електрода в контакті з твердим склоподібним електролітом вища, ніж в контакті з полімерним і рідким електролітами.
Запропонована дифузійна модель електровідновлення безбаластного МоО3-електрода. Визначена область придатності цієї моделі, яка знаходиться в діапазоні х (Li/Mo) від 0,4 до 1,44. Підвищення швидкості охолодження шару МоО3в процесі його формування сприяє підвищенню коефіцієнта дифузії літію в структурі оксиду.
Енергетичні характеристики прототипів елементів на основі безбаластного МоО3-електрода, отриманого методом вакуумного напилення, перевищують показники аналогічних елементів, які виготовляються провідними світовими фірмами-виробниками.

Безбаластні МоО3-електроди, які отримані методом вакуумного напилення, можуть бути використані для створення як первинних, так і перезаряджуваних літієвих джерел струму.
Встановлено, що підвищення ступеня кристалічності електродного шару безбаластного МоО3-електрода підвищує його питомі електрохімічні характеристики.
Показана можливість розряду безбаластних МоО3-електродів щільністю струму до 10 мА/см2. Встановлено, що висока електрохімічна активність таких електродів пов’язана з високим коефіцієнтом дифузії літію в матриці оксиду.
Обґрунтований склад твердого електроліту на основі оксидів літію, вольфраму та бору, в контакті з яким плівковий МоО3-електрод характеризується підвищеною зворотною питомою електрохімічною ємністю.
Встановлено, що на першому розрядному циклі при показнику інтеркаляції х Li+/Мо більше 0,4, коефіцієнт дифузії літію в структурі плівки МоО3практично не змінюється. Це свідчить про те, що на даній ділянці відсутні структурні перетворення в матриці електродного матеріалу.
При зменшенні часу нанесення шару МоО3зменшується товщина плівки активного матеріалу, що сприяє підвищенню концентрації дефектів в структурі електродного шару. При зменшені товщини електродного шару з 11 до 7 мкм коефіцієнт дифузії літію в структурі оксиду збільшується з 4,310-10 2,210-10см2/с до 1,210-9 2,110-9см2/с відповідно.
Процеси інтеркаляції та деінтеркаляції літію в структуру плівки МоО3несиметричні. Опір дифузійного процесу при деінтеркаляції катіона літію значно вищий, ніж при інтеркаляції.
Встановлено, що зменшення розрядної ємності МоО3-електрода на перших разряд-зарядних циклах пов’язане з утворенням Мо4О11.
Розроблені, виготовлені та випробувані лабораторні зразки літієвих джерел струму дискової (габарит 2325) та призматичної (габарит 15 15 4 мм) конструкцій з безбаластним МоО3-електродом. Величина питомої енергії на одиницю ваги дискових елементів на 30% перевищують цей показник для аналогічних елементів, які виготовляються промисловістю. При цьому характеристики потужності таких елементів перевищують характеристики промислових елементів приблизно в 4 рази.