Мощностные характеристики аккумуляторов системы LFP-графит и методы их повышения

СОДЕРЖАНИЕ 1
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4
1.1. Литий-ионные аккумуляторы 4
1.2. Зависимость тока от емкости 5
1.3. Мощностные характеристики Катода 10
1.4. Мощностные характеристики анода 10
1.5. Влияние степени уплотнения электродов на удельную ёмкость углеродных анодных материалов ЛИА. 13
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ 15
2.1. Изготовление макета аккумулятора 15
2.1.1. Изготовление активной массы 15
2.1.2. Нанесение и сушка электродов 16
2.1.3. Прокатка электродов 16
2.1.4. Сборка макетов 18
2.2. Диагностика 24
2.2.1. Циклическая вольтамперометрия 24
2.2.2. Электрохимический импеданс. 25
2.3. Гранулометрия. 27
2.4. Рентгенофазовый анализ. 30
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 34
3.1. Гранулометрические показатели анода и катода 34
3.2. График данных дифрактометра для анода и катода. 45
3.3. Изготовление анодного и катодного электрода. 47
3.4. Разные степени укатки, влияние на работу макета. 52
3.5. Анализ зависимостей емкость – ток 60
3.5.1. Зависимость коэффициентов уравнения Пейкерта от плотности активной массы 60
3.5.2. Зависимость емкости от тока для макета аккумулятора 64
3.5.3. Влияние природы графита сепаратора и связующего на параметры уравнения Пейкерта 67
3.5.4. Исследование электродов методом циклической вольтамперометрии 72
ВЫВОДЫ 78
ЛИТЕРАТУРА 79

Весь текст будет доступен после покупки

Одним из основных источников энергии являются литий-ионные аккумуляторы (ЛИА). Первые литиевые аккумуляторы были изобретены запущены в производство во второй половине 20-го столетия, причем в качестве анодного материала использовался металлический литий. Данный вид аккумуляторов в последствии был снят с производства в связи с высокой пожаро- и взрывоопасностью. На сегодняшний день коммерческие литий-ионные аккумуляторы производятся с анодом на основе графита. Для изготовления отрицательных электродов чаще всего используется природный или синтетический графит, который имеет относительно низкое напряжение по сравнению с литием около 0,1 В и в то же время теоретическую емкость 372 мАч/г. Недостатком является образование на поверхности графитовых частиц так называемого SEI (твердого электролита). Этот слой обеспечивает длительное функционирование графитового анода, но в то же время в первом цикле приводит к сливу части емкости (около 10 %) за счет расхода лития на его формирование.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Литий-ионные аккумуляторы
АО «Энергия» является на сегодняшний день крупнейшим в России производителем литий-ионных аккумуляторов
Сегодня ПАО «Энергия» – стабильно работающее предприятие, имеющее значительные производственные мощности, собственную научную базу, отлаженные партнерские связи, уверенно идущее по пути инновационного развития. Уделяется большое внимание работам по модернизации источников тока, разработке новых изделий, освоению новых материалов и технологий, взаимоотношениям с партнерами и сотрудничество с научными институтами.
Основное направление деятельности– разработка и производство автономных источников питания для бытовой и общепромышленной техники. Предприятие стабильно удерживает ведущие позиции по разработке и производству химических источников тока и другой непрофильной продукции на отечественном и внешних рынках.
На предприятии налажен серийный выпуск литий-ионных аккумуляторов собственного производства различных типоразмеров и электрохимических систем. Также на предприятии освоен выпуск широкой номенклатуры аккумуляторов и аккумуляторных батарей на их основе. По данному направлению ПАО «Энергия» занимает ведущее место среди производителей данной продукции. В 2015 году в рамках программы по импортозамещению поставлены на серийное производство первичные элементы напряжением 1,5 В системы LiFeS2 (литий-дисульфид железа) типоразмера АА емкостью 3Ач, отличающиеся стабильной работой в широком диапазоне температур, высокими токами разряда, длительными сроками хранения до 15 лет.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Б.А. Жаутиков, Г.С. Даирбекова, В.И. Романов, Н.Н. Зобнин Современные достижения и перспективы в производстве литий-ионных аккумуляторов Технические науки и технологии «ВЕСТНИК ВКТУ» № 2, 2020 стр.132-135
2. Леонова Т.А., Дудник А.И., Михеев А.Е., Осипова И.В., Чурилов Г.Н. Разрядные характеристика литий-ионных аккумуляторов с углеродными электродами // Вестн. Сиб. гос. аэрокосмического ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева. M., 2012. С. 25 – 27)
3. Eftekhari A. Low voltage аnode materials for lithium-ion batteries // Energy Storagу Materials. 2017. №. 7. Р. 157 – 180.
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОБЩЕННОГО УРАВНЕНИЯ ПЕЙКЕРТА ПРИ БОЛЬШИХ ТОКАХ РАЗРЯДА В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРАХ © 2020 г. Н.Н. Язвинская, Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин, А.А. Карханин.
5. Кулова Т.Л., Скундин А.М., Нижниковский Е.А., Ганшин В.М., Чебышев А.В., Фесенко А.В. Сравнительное изучение модифицированного оксидного графита как материала отрицательного электрода литий-ионного аккумулятора // Электрохимическая энергетика. 2004. Т. 4. С. 84-89.
6. Eker Y., Kierzek K., Raymundo-Pinero E., Machnikowski J., Beguin F. Effect of electrochemical conditions on the performance worsening of Si/C composite anodes for lithium batteries // Electrochim. Acta. 2010. Vol. 55. P. 729-736
7. Shen J., Ahn D., Raj R. C-rate performance of silicon oxycarbide anodes for Li+ batteries enhanced by carbon nanotubes // J. Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 2875-287.
8. Zhang Jiwei, Zhang Jingwei, Cai Wei, Zhang Fenli, Yu Laigui, Wu Zhishen, Zhang Zhijun. Improving electrochemical properties of spinel lithium sitanate by incorporation of titanium nitride via high-energy ball milling // J. Power Sources, 2012. Vol. 211. P. 133-139.
9. Zaghib K., Dontigny M., Guerfi A., Trottier J., Hamel-Paquet J., Gariepy V., Galoutov K., Hovington P., Mauger A., Groult H., Julien C.M. An improved high-power battery with increased thermal operating range: C-LiFePO4//C-Li4Ti5O12 J. Power Sources. 2012. Vol. 216. P. 192-200.
10. https://ohmliberscience.ru/resursy/baza-znanij/973-katodnye-materialy-dlya-litij-ionnykh-akkumulyatorov#comparecath_mat

Весь текст будет доступен после покупки