Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Влияние конструкционно-технологических параметров на разрядные характеристики литиевых элементов : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.05

Год: 2005

Номер работы: 61282

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Появление 35 лет назад первых, промышленно выпускаемых литиевых ^ 1 источников тока (ЛИТ) внесло существенные коррективы в обп]ую структуру мирового рынка автономных источников энергии. В настоящее время, по оценке авторов [1], ЛИТ занимают более 12 % ($ 920 млн.) от общего объема первичных химических источников тока (ХИТ). Данное направление электрохимической энергетики является наиболее динамично развивающимся, прогноз ежегодного роста мирового потребления ЛИТ на ближайпше 5 лет составляе

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЛИТИЕВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Освоение промышленного выпуска в 70-х годах прошлого столетия первых ЛИТ дало импульс к возникновению новой, интенсивно развивающейся области электрохимической энергетики - литиевой энергетики. Это обусловлено спецификой применяемьж систем, особенностями технологии производства ЛИТ и неоспоримыми преимуш;ествами по разрядно-эксплуатационным характеристикам источников тока с анодом на основе

Вопросы литиевой энергетики, в связи с востребованностью и динамичным развитием, чрезвычайно широко дискутируются и освещаются как в отечественной, так и в зарубежной научной литературе. Обобщенная информация представлена в ряде монографий [8, 10, 24], справочниках [4, 7, 9, 23], обзорах [5, 6,11, 13, 14]. Изобилуют информацией по ЛИТ и периодические издания. Проведение ряда постоянно действующих тематических конференций, семинаров, научно-практических совещаний международного, российского и

*••' Общеизвестно, что все преимзчцества ЛИТ по разрядным характеристикам, по сравнению с другими электрохимическими системами, основаны на использовании литиевого анода, обладающего наиболее отрицательным потен­ %J циалом и наименьшим электрохимическим эквивалентом (г/Ач) [2, 3]. Литий — высокоактивный щелочной металл. Это свойство особенно эффективно проявляется при попытке создать его чистую поверхность. Литий столь активно стремится вступать во взаимодействие, что даже следовые количес

Мопщость ЛИТ с катодами на основе твердых катодных реагентов относительно не велика. Для ЛИТ большой удельной мощности используют электрохимические системы с жидкими окислителями, такими как диоксид серы SO2, тионилхлорид SOCI2, сульфурилхлорид SO2CI2. Они являются компонентами электролитов и, одновременно, катодными реагентами [2, 3]. В качестве катодных реагентов ЛИТ, согласно многочисленным исследованиям, применимы следз'ющие классы соединений [1,2, 3, 7, 8, 23-55, 90, 91]:

- оксиды:

1.2 Влияние конструкционно-технологических факторов на разрядные характеристики ЛИТ Отечественной и зарубежной промыпшенностью освоен выпуск ЛИТ с широким диапазоном номинальной емкости: от сотых долей до 800-1000 А'ч. Подавляющая доля - это первичные ХИТ дисковой, цилиндрической и призматической конструкции [4, 7, 9], соответственно, с прессованными, рулонными или плоскими электродами. Анализ.информации о влиянии.технологических и конструкционных факторовна характеристики' промышленно выпуск

Справочная литература [4, 7, 9, 23] и рекламные издания [126] позволяют получить исчерпывающую информацию по электрическим характеристикам, габаритам и массе практически всех типоразмеров ЛИТ, производимых в России и за рубежом. Такая информация обобщена для ЛИТ с диоксидномарганцевыми и фторуглеродными катодами BIприложении 2. Даже по данным, приведенным в таблицах П.

2.1 - П.

2.5 приложения, расчетом удельных характеристик можнопродемонстрировать влияние конструкционно-технологи

В качестве активных реагентов положительных электродов ЛИТ в основ­ 'П\ ном используются материалы с низкой электропроводностью, поэтому в состав ' активной массы необходимо

введение электропроводных добавок. Содержание электропроводной добавки должно быть достаточным для '^Р я «I обеспечения контакта всех зерен активного реагента с ней и в тоже время минимальным, так как увеличение электропроводной добавки приводит к снижению удельной емкости электрода [127]. Необходимо з^итывать, ч

Объектами исследования являлись MnOi и (CFx)n катоды, различающиеся природой и содержанием углеродной добавки и фторопластового связующего. В качестве углеродной добавки были исследованы: углерод технический П-267Э и G -234 (производство Китай), графит - ГАК-1; ТРГ; сажа фуллереновая. В качестве связующего использовали фторопласт Ф-4Д в виде 60 % водной суспензии, а также ТРГ. Материалы используемые для изготовления положительных электродов: 1 Активные реагенты:

- литий ЛЭ-1, соответств

В качестве электролита использовали 0,6 М LiC104 в смеси пропиленкарбоната и'диметоксиэтана в объемном соотношении 8:2 (ТУ 6-01-370-88) с содержанием воды в электролите не более 0,02 %. Содержание воды контролировали по методу Фишера. ^! Пропиленкарбонат СН3СНСН2СО3 является типичным представителем циклических эфиров. Имеет высокую диэлектрическую постоянную (Е =

69) и находится-в жидком состоянии в области температур от - 49 до + 242 °С. ВязКОСТЬ, пропиленкарбоната (ПК) равна 2,53 мНс

В'качестве электродов сравнения'использовали неводный хлорсеребряный электрод* в рабочем растворе электролита и-литиевый электрод. Стандартный ХСЭ марки ЭВЛ - 1М промывали бидистиллированной водой и сушили в ^1 сушильном шкафу при температуре 105 °С. Затем промывали, в соответствую- 45 щем растворителе и вновь сушили. Высушенный электрод заполняли электролитом, насыщенным хлористой солью, и помещали в сосуд с этим же раствором, в котором электрод выдерживали в течение 1., .3 суток. Этим же ра

При исследовании электрохимического поведения МпОг электрода в растворе LiC104 в смеси ПК+ДМЭ были использованы потенциостатический и гальваностатический методы. Потенциостатические кривые снимали с помощью потенциостата П-5848 в комплекте с самопишущим потенциометром КСП - 4 и стабилизатором тока. Регистрацию кривых I - 1 осуществляли при скорости протяжки ленты 54000 мм/час - первые 15 минут, затем при 540 мм/час. Для измерений использовали трехэлектродную стеклянную ячейку с разделенными а

Сопротивление активных масс измеряли с помощью приспособления, представляющего собой два стальных цилиндрических пуансона и фторопластовый корпус. Катодный материал засыпали между пуансонами и осуществляли поджим с помощью пресса гидравлического до постоянного значения сопротивления. Сопротивление фиксировали с помощью измерителя иммитанса Б7-22, толщину — штангель-циркулем. Оценку размера частиц проводили ситовым анализом и микрофотографированием.

Содержание связующего в катодах варьировалось в пределах 0,5-7 % масс. Нижний предел обусловлен необходимой механической прочностью электрода без отслаивания массы от токоотвода, верхний - ростом наклона вольтамперных характеристик (ВАХ) ЛИТ. Содержание электропроводной добавки для всех масс составляло 5 %. Компоненты активных масс дозировались весовым способом с точностью до ±0,03 г (ВЛКТ-500), перемешивались в сухом виде в электросмесителе со скоростью 400 оборотов в минуту с последующим

Вольтамперные характеристики снимали на свежеизготовленных и частично разряженных ячейках путем кратковременного импульса тока нарастающей плотности по ГОСТ 29284-92. Через каждые 30 с фиксировалось напряжение и проводилось переключение тока. Испытания прекращали при* достижении напряжения 0,2 В. • Разряд ячеек в гальваностатическом режиме на стенде ОЦ-796 проводили при нормальных климатических условиях до конечного напряжения 2,0 В рядом токов, мА/см : 1,2; 0,5; 0,2; 0,12. Перерыв между пере

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Потенциостатические измерения интеркалирования диоксидмарганцевого катода литием По литературным данным [2, 3] все твердофазные катоды разряжаются с внедрением катионов лития в структуру активного реагента. Данный процесс протекает постадийно, самой медленной стадией, как отмечается в [3], будет являться диффузия Li"*" в решетке электроактивного компонента. Именно наличие твердофазной диффузии определяет низкие разрядные токи катодов на основе оксидов, солей, фторуглерода и друг

Традиционно в составе диоксидномарганцевого катода в качестве связующего используют фторопласт [8], который вводится после смешения сухих компонентов в виде водной суспензии. Затем полученная масса напрессовывается- (накатывается, см. рис.

1.7) на токоотвод. Присутствующее полимерное связующее в составе катода (до 8-12 %) является «балластом», так как не участвует в электродном процессе, кроме того, при наличии высокой пленкообразующей способности у выбранного полимера, возможно экранир

3.3 Конструкционно-технологические особенности (CFx)nкатодов и их влияние на разрядные характеристики ЛИТ Другим возможным направлением изменения электрических характери­ <!l стик ЛИТ в одних и тех же габаритах является замена катодного реагента: Как отмечалось в литобзоре, помимо МпОг в малогабаритных источниках с литиевым анодом широко используется* фторуглерод. Несмотря на большое количество литературных сведений, информации по технологии изготовления фторуглеродных катодов, влиянию ко