Вы здесь

Безбаластний МоО3-електрод для літієвих хімічних джерел струму

Автор: 
Маркевич Олександр Васильович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2007
Артикул:
3407U001781
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

ГЛАВА 2
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методика изготовления тонких слоев электродных материалов.
Изготовление тонких слоев электродных материалов осуществляли методом вакуумного испарения исходных порошков с последующей конденсацией пара на металлическую подложку.
В качестве исходных электродных материалов использовали порошкообразный МоО3, классификации ЧДА (производство Ленинградского завода "Красный химик") и порошкообразный природный дисульфид железа (фракция Пленки электродных материалов наносили на подложки из нержавеющей стали. Материал стали Х18Н10Т.
Массу активного материала электрода контролировали путем взвешивания металлической подложки на аналитических весах типа АДВ-200М до, и после нанесения пленки. Измерение толщины пленок осуществлялось с помощью толщинометра с многооборотным индикатором (Тип 1 МИГ) Гост 9696-75 с ценой деления 1 мкм.
Стехиометрию нанесенного электродного материала и структуру пленок твердого электролита определяли методом рентгенофазового анализа на установке ДРОН-2 с монохроматизированным Cu-K? - излучении при следующем режиме работы: напряжение на аноде трубки - 30 кВ, ток трубки - 20 мА, скорость перемещения счетчика - 2 град/мин.
Качество осадка электродного материала контролировали изучением поверхности образцов при помощи растрового электронного микроскопа фирмы JEOL, модель GSM-35. Исследования проводили с увеличением в 10000 раз. Критерием качества осадка служила равномерная однородная пленка материала без видимых трещин и повреждений.
Прочность сцепления электродного материала с подложкой исследовали путем изгиба подложки с нанесенным на ее поверхность слоем МоО3 различной толщины. Критерием прочности сцепления оксида с подложкой служил радиус кривизны изгиба, при котором наблюдалось отслоение электродного материала.
2.2. Методика исследований на постоянном токе.
2.2.1. Методика подготовительных работ.
Перед проведением электрохимических исследований, образцы электродных материалов подвергали сушке при температуре 200 оС в течение 4-х часов.
Все работы по приготовлению неводных электролитов, сборке электрохимических ячеек и прототипов элементов проводили в герметичном перчаточном боксе в атмосфере сухого агона.
Для приготовления жидкого электролита использовали соль LiClO4 и растворители пропиленкарбонат (ПК) и диметоксиэтан (ДМЭ). Для приготовления полимерного электролита использовали хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ), соль LiClO4, ПК и тетрагидрофуран (ТГФ) [75-83]. Растворители ПК, ДМЭ и ТГФ (производство фирмы МЕRК) высушивали над молекулярными ситами 4 A в течение 7 суток. LiClO4 (производство "Иодобром", Украина) дважды перекристаллизовывали и после плавки подвергали вакуумной сушке.
Формирование пленки полимерного электролита проводили на поверхности пленочных МоО3-электродов путем удаления легкокипящего растворителя (ТГФ). Сушку полимерного электролита осуществляли в вакууме, при температуре 30 оС, в течение 24 часов.
В качестве твердых электролитов использовали порошки стекла на основе оксидов лития, вольфрама и бора. Формирование пленок твердых электролитов на поверхности электродных материалов осуществляли методом вакуумного напыления.
В качестве отрицательного электрода в электрохимических ячейках использовали металлический литий марки ЛЭ-1.
Исследования заряд-разрядных характеристик электродных материалов проводили в макетах элементов дисковой конструкции (габарит 2325, диаметр 23 мм, высота 2,5 мм).
Изготовление прототипов элементов осуществляли в 2-х габаритах: стандартной дисковой (2325) и призматической конструкции (15 х 15 ? 4 мм). В элементах призматической конструкции электродный блок представлял собой литиевый анод, расположенный между двумя МоО3-катодами. В этих элементах в качестве корпуса служила алюминиевая фольга, ламинированная с двух сторон полимерными материалами.

2.2.2. Методика исследования электродных материалов путем гальваностатического циклирования.
Исследования гальваностатических характеристик электродных материалов и прототипов элементов проводили при помощи автоматического стенда циклирования с компьютерной регистрацией полученных данных. Испытания ячеек с МоО3-электродом проводили в таких условиях: конечное напряжение при разряде элементов составляло 1,5 В, конечное напряжение при заряде 3,1 В. Испытания ячеек с FeS2-электродом проводили в таких условиях: конечное напряжение при разряде элементов составляло 1,1 В, конечное напряжение при заряде 2,7 В.

2.2.3. Методика исследования электродных материалов путем потенциодинамического циклирования.
Исследования вольт-амперных характеристик пленочных МоО3-электродов проводили при помощи стеклянной ячейки. Пленочный МоО3-электрод являлся рабочим электродом. В качестве вспомогательного электрода и электрода сравнения служил металлический литий. Эксперименты проводили в условиях свободного объема апротонного электролита.
Потенциодинамические исследования проводили при помощи многофункционнального прибора VoltaLab-40 с компьютерной регистрацией полученных данных.

2.3. Методика релаксационных измерений.
Для изучения кинетических процессов, протекающих в твердой фазе электродного материала, использовали электроды, представляющие собой тонкие пленки МоО3, нанесенные на подложку из нержавеющей стали. Толщины пленок МоО3 составляли 7 и 11 мкм. Пленки сплошные, беспористые. Удельный вес пленок МоО3 составляет 4,7 г/см3.
Для электрохимических исследований была использована герметичная стеклянная ячейка. Пленочный МоО3-электрод являлся рабочим электродом. В качестве вспомогательного электрода и электрода сравнения служил металлический литий. Эксперименты проводили в условиях свободного объема апротонного электролита. Состав электролита: ПК (70 %), ДМЭ (30 %), 1 M LiClO4.
Для определения кинетических параметров электрохимического процесса, потенциал МоО3-электрода ступенчато смещае