Литий-ионные аккумуляторы

1.

ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

2.

ОБЩАЯ СХЕМА ПРОЦЕССОВ

3.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАКЦИЙ
ИНТЕРКАЛЯЦИИ
Зависимость потенциала интеркалатного электрода от стехиометрии
интеркаляции (количества моль внедренного лития на 1 моль формулы
структурной единицы)

4.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАКЦИЙ
ИНТЕРКАЛЯЦИИ
Зависимости плотностей тока обмена и коэффициентов
диффузии внедренного лития от стехиометрии интеркаляции
Лимитирующей стадией процесса является диффузия
внедренной частицы в структуре основы
На процесс интеркаляции существенно влияет
соинтеркаляция растворителя
Метод исследования процесса
интеркаляции – спектроскопия
электрохимического потенциала

5.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЛИТИЙИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

6.

СИСТЕМА КОБАЛЬТИТ ЛИТИЯ/УГЛЕРОД.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НА АНОДЕ
Углерод для анодных материалов
может иметь упорядоченную либо
разупорядоченную структуру
Внедрение лития в углерод происходит
ступенчато, каждая ступень является
фазовым переходом

7.

СИСТЕМА КОБАЛЬТИТ ЛИТИЯ/УГЛЕРОД.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НА АНОДЕ
Образование на аноде ИПС из ионпроводящего карбоната лития.
«Отшелушивание анода» вследствие внедрения сольватированного лития
Использование электролита LP-71 (1М
LiPF6 в смеси этиленкарбоната (ЭК),
диэтилкарбоната
(ДЭК)
и
диметилкарбоната
(ДМК)
(1:1:1))
приводит как к уменьшению значений
разрядной емкости на первых циклах до
100 мАч/г, так и к усилению деградации
при циклировании до 2.6 мАч/г за цикл.

8.

СИСТЕМА КОБАЛЬТИТ ЛИТИЯ/УГЛЕРОД.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НА АНОДЕ
Осаждение лития на аноде при снижении ионной
проводимости ИПС
- на операции тестирования (на стенде в
цехе) разрядная ёмкость 2,6 А*ч
- на испытаниях в ИЦ при токе разряда 0,8
А разрядная ёмкость 2,16 А*ч
- на испытаниях в ИЦ при токе разряда 4 А
разрядная емкость 0 А*ч, НРЦ 0 В,
короткое замыкание между токоотводами
аккумулятора.

9.

СИСТЕМА КОБАЛЬТИТ ЛИТИЯ/УГЛЕРОД.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НА АНОДЕ
Необратимая потеря емкости в цикле формирования восстановление
поверхностных функциональных групп графита в объеме и на поверхности
Для формирования ИПС с
нужными свойствами графит
подвергают термообработке

10.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НА КАТОДЕ
Для сохранения количества вакантных позиций необходимо заряжать
материал не на полную глубину
Проникновение электролита к подложке
может
увеличивать
необратимую
составляющую емкости

11.

КОНСТРУКЦИЯ ЛИА
Призматические
аккумуляторы
производятся
накладыванием
прямоугольных пластин друг на
друга.
Призматические
аккумуляторы
обеспечивают
более плотную упаковку в
аккумуляторной батарее, но в них
труднее, чем в цилиндрических,
поддерживать
сжимающие
усилия на электроды.

12.

ПОЛИМЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Гель- полимерные электролиты могут быть также
синтезированы
и
на
основе
анионои
катионообменных полиэлектролитов [87,159]. Такие
электролиты
обладают
достаточно
высокой
электропроводностью
(10-4
-10-3
См/см)
и
селективностью по отношению к переносимому иону.
Твердополимерный электролит, состоящий из смеси комплексной соли поли
[бис(метоксиэтоксиэтоксидфосфазена](1) и ПЭО (II) и допированный LiCF3S03 или
LiC104, отливали из раствора I+II в ацетонитриле и сушили в вакууме при 100 °С
При соотношении 1:11=1:1 удельная проводимость электролита достигала 2•10-4
(при 20°С) и 5•10-2 См/см (при 100°С).

13.

ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЛИА
1. Входной контроль согласно сертификату на материалы
2. Приготовление активных масс положительного и отрицательного электродов.
Контроль – вязкость активной массы
3. Нанесение активных масс на коллектор.
4. Сушка электродов.
5. Прокатка электродов. Контроль – толщина электродов.
6. Резка, приваривание токоподаода.
7. Сборка электродных пакетов. Контроль – отсутствие короткого замыкания.
8. Заливка.
9. Выдержка для дегазации.
10.Запаивание корпуса.
11.Формирование.

14.

КОНТРОЛЬ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
МАТЕРИАЛОВ
Прибор ПСХ для определения среднего
размера частиц и удельной поверхности.
Работает по принципу фильтрации
газового потока

15.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЯЗКОСТИ
Вязкость (внутреннее трение) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел
оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что
хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой,
что приводит к выравниванию скоростей
В зависимости от принципа действия
(метода измерения) вискозиметры
подразделяют на
• капиллярные,
•ротационные,
•шариковые,
•вибрационные.

16.

РЕЖИМЫ ЗАРЯДА ЛИА

17.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Температурой называется статистическая величина, характеризующая тепловое
состояние тела и пропорциональная средней кинематической энергии молекул
тела. За единицу температуры принимают кельвин (К). Температура может быть
также представлена в градусах Цельсия (°С). Нуль шкалы Кельвина равен
абсолютному нулю, поэтому все температуры по этой шкале положительные. Связь
между температурами t по Цельсию и T по Кельвину определяется следующим
уравнением:
t = T-273,16.
Для измерения температуры наибольшее распространение получили следующие
методы, основанные:
-на тепловом расширении жидких, газообразных и твердых тел (термомеханический
эффект);
-изменении давления внутри замкнутого объема при изменении температуры
(манометрические);
-изменении электрического сопротивления тел при изменении температуры
(терморезисторы);
-термоэлектрическом эффекте;
- использовании электромагнитного излучения нагретых тел.

18.

ВИДЫ ТЕРМОМЕТРОВ
Термометры расширения
Биметаллический термометр

19.

ВИДЫ ТЕРМОМЕТРОВ