Литиевые источники тока презентация

Литиевый анод: преимущества литий обладает самым отрицательным электродным потенциалом среди всех металлов: –3.055 В в воде –2.887 В в пропиленкарбонате литий характеризуется высокой удельной энергией: 11760 Вт·ч/кг

Литий – очень активный металл термодинамические расчеты показывают принципиальную возможность восстановления литием ВСЕХ мыслимых веществ, которые могли бы использоваться в качестве растворителя электролита

Пассивная пленка в неводных растворителях на поверхности лития образуется защитная пленка из нерастворимых продуктов взаимодействия оксид лития Li2O карбонат лития Li2CO3 галогениды лития другие соли лития

Требования к неводным растворителям Устойчивость лития Способность образовывать А) концентрированные Б) высокоэлектропроводные растворы литиевых солей

Неводные растворители: проблема растворимости Простые литиевые соли и основание (LiOH, LiNO3 и др.) не растворяются в неводных растворителях РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ: применение комплексных солей (LiBH4, LiPF6, LiAsF6, LiClAl4)

Неводные растворители: проблема низкой электропроводности Пропиленкарбонат, этиленкарбонат: (+) Высокая диэлектрическая проницаемость соли хорошо диссоциируют (-) Большая вязкость электропроводность очень низкая

Циклирование аккумулятора: проблема дендритообразования

Внутреннее короткое замыкание

Решение проблемы – интеркаляция на обоих электродах Отрицательный электрод – углеродная матрица, в которую ионы лития внедряются при заряде и извлекаются обратно при разряде

Литий-ионный аккумулятор

Электрохимическая ячейка и реакции (–) LixC | неводный электролит | Li1-xMO2 (+) отрицательный электрод: положительный электрод: токообразующая реакция (перекачка ионов Li+):

Электродные материалы Анод графит, кокс

Электродные материалы Катод литированные оксиды металлов литий-кобальт-оксид (кобальтат лития) LiCoO2 литий-никель-оксид (никелат лития) LiNiO2 литий-марганец-оксид (манганит лития) LiMnO2, LiMn2O4 литий-фосфат железа LiFePO4

Структуры катодных материалов

Электролит Жидкий раствор комплексной соли лития в неводном растворителе Этиленкарбонат Пропиленкарбонат Диметилкарбонат Диэтилкарбонат Этилметилкарбонат Диметоксиэтан Полимерный Сухой Гель-полимерный Микропористый

Устройство аккумулятора

Преимущества Li-ионных аккумуляторов высокое напряжение в диапазоне 2.5-4.2 В ресурс 500-1000 циклов и более высокая удельная энергия и мощность низкий уровень саморазряда отсутствие эффекта памяти (*) возможность эксплуатации в широком диапазоне температур заряд при t от 20 до 60 °С разряд при t от -40 до +65 °С

Перезаряд отрицательный электрод ионы Li+ восстанавливаются с образованием металлического лития, формируются дендриты, рост которых может привести к короткому замыканию положительный электрод выделяется газообразный кислород повышается внутреннее давление электролит окисляется кислородом

Переразряд на положительных электродах могут быть сформированы неактивные фазы катодного материала, тем самым уменьшится содержание активных веществ и снизится мощность устройства эффект памяти

Электронный контроллер защищает аккумулятор от превышения напряжения заряда контролирует температуру аккумулятора, отключая его при перегреве ограничивает глубину разряда

Применение и перспективы Электропитание портативной электроники сотовых телефонов видео- аудио- фототехники ноутбуков беспроводного электроинструмента Автомобильный транспорт

Рынок военной, космической и спец. техники.