Исследование влияния структуры и фазового состава нанокомпозитов на основе кремния на процессы внедрения и экстракции лития Мазалецкий Леонид Алексеевич

Короткий опис

Мазалецкий, Леонид Алексеевич.Исследование влияния структуры и фазового состава нанокомпозитов на основе кремния на процессы внедрения и экстракции лития : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Мазалецкий Леонид Алексеевич; [Место защиты: ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»]. - Ярославль, 2021. - 134 с. : ил.

Оглавление диссертациикандидат наук Мазалецкий Леонид Алексеевич
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Литий-инонные аккумуляторы на тонких плёнках. Основные этапы развития
14
технологии
1.2. Электрохимические системы тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов
1.3. Тонкопленочные отрицательные электроды
1.4. Электролиты для твердотельных тонкопленочных аккумуляторов
1.5. Промышленные тонкопленочные литий-ионные аккумуляторы
1.6. Выводы 32 ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ФАЗОВОГО СОСТАВА И ЕМКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ НАНОКОПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Обоснование выбора материала отрицательного электрода для тонкопленочного ЛИА
2.2. Обоснование выбора структуры и стабилизирующих добавок для тонкопленочного отрицательного электрода
2.3. Подготовка поверхности титановой фольги для нанесения отрицательного электрода
2.4. Проведение предварительных экспериментов по магнетронному нанесению тонкопленочных электродов контролируемого фазового состава и толщины
2.5. Результаты предварительных экспериментов по магнетронному нанесению тонкопленочных отрицательных электродов контролируемого фазового состава и 45 толщины
2.5.1. Результаты исследования морфологии пленок на основе кремния методом электронной микроскопии
2.5.2. Результаты исследования кристаллической структуры и фазового состава многослойных пленок Si@O@Al методами рентгеновской дифрактометрии
2.6. Изготовление и исследование экспериментальных образцов отрицательных электродов на основе однородных пленок состава Si@O@Al
2.6.1. Изготовление однослойных экспериментальных образцов на установке МВУ ТМ Магна
2.6.2. Исследование зависимости элементного состава от параметров процесса нанесения однородных пленок Si@O@Al на установке МВУ ТМ Магна
33
34
40
40
45
48
54
54
61
61
63
65
66
69
2.6.3. Исследование зависимости структуры однородных пленок состава Si@OAl от параметров процесса нанесения
2.7. Изготовление экспериментальных образцов анодов на основе многослойных пленок состава 81@0@Л1
2.7.1. Изготовление многослойных экспериментальных образцов на установке МВУ ТМ Магна
2.7.2. Измерение толщины, удельного сопротивления, плотности и элементного состава слоистых пленок 81@0@Л1
2.7.3. Исследование зависимости структуры многослойных пленок 81@0@Л1 от параметров процесса напыления
2.8. Тонкопленочные отрицательные электроды с удельной разрядной емкостью более 2000 мАч/г
2.9. Сопоставление зависимостей зарядно-разрядных характеристик и циклируемости пленок Si@0@A1 от морфологии и фазового состава
2.10. Определение коэффициента диффузии лития в нанокомпозите Si@O@Al
2.11. Выводы 73 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ФАЗОВОГО СОСТАВА И ЕМКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ 75 ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК 81@0@Л1@2и
3.1. Использование композита Si@O@Al@Zn в экспериментальных образцах тонкоплёночых анодов
3.2. Исследование зависимости морфологии и фазового состава пленок 81@0@Л1@2и от параметров процесса нанесения
3.2.1. Исследование морфологии, элементного состава и проводимости пленок 81@0@Л1@2и
3.2.2. Исследование фазового состава пленок 81@0@Л1@2и методом рентгенофазового анализа
3.2.3. Исследование фазового состава пленок 81@0@Л1@2и методом рамановской спектрометрии
3.2.4. Характеристики ёмкости и циклируемости экспериментальных образцов анодов электрохимической схемы Si@O@Al@Zn
3.3. Выводы 88 ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ И ЦИКЛИРУЕМОСТИ
89
ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ НАНОКОМПОЗИТА 81@0@Л1
4.1. Изготовление и испытание экспериментальных образцов на основе плотных
75
77
77
80
84
86
105
105
пленок Si@O@Al
4.2. Изготовление и испытание экспериментальных образцов на основе пористых пленок Si@O@Al
4.3. Исследование влияния электролита на скорость деградации пленок
4.4. Выводы 103 ГЛАВА 5. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР. СТРУКТУРА, ТЕХНОЛОГИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
5.1 Уровень разработок в области полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов (ТТЛИА)
5.2. Изготовление макетов ТТЛИА
5.3. Испытания макетов ТТЛИА
5.4. Влияние уровня литирования полупроводниковых электродов на зарядно-разрядные кривые ТТЛИА
5.5. Выводы 115 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118 БЛАГОДАРНОСТИ 131 ПРИЛОЖЕНИЕ