Вы здесь

Електрохімічна система сульфідний електрод - апротонний електроліт для літієвого акумулятора

Автор: 
Банник Наталія Григорівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2007
Артикул:
3407U005162
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Раздел 2
Методы экспериментальных исследований
2.1. Сборка лабораторных образцов литиевых ХИТ системы Li – FeS2
Сборка лабораторного образца литиевого ХИТ системы Li – FeS2 включает в себя
выполнение следующих операций:
– изготовление положительного полублока;
– изготовление отрицательного полублока;
– приготовление электролитов;
– сборка лабораторного образца ХИТ.
2.1.1. Изготовление положительного полублока
Изготовление положительного полублока включает в себя следующие операции:
– подготовка природного пирита для использования в составе электродной массы;
– приготовление электродной массы;
– изготовление и сушка положительного электрода.
Предварительно пирит измельчали и просеивали для отделения нужной фракции.
Затем его заливали холодной дистиллированной водой для удаления растворимых
примесей. Промывали кипящей дистиллированной водой на воронке Бюхнера до рН = 7
на выходе воронки. После промывания водой осадок промывали спиртом.
Предварительная сушка пирита производилась в сушильном шкафу при температуре
60-80°С до его рассыпания в порошок. Окончательная сушка – в вакуумном шкафу
при температуре 230°С в течение 6 – 7 часов.
Для приготовления электродной массы пирит и сажу хорошо размешивали в
керамической чашке, растирали в течение 1 часа. В полученную смесь вливали
этиловый спирт (70%) в количестве, необходимом для смачивания сухих
компонентов. Добавляли связующее. Хорошо размешивали до однородного
распределения компонентов. Массу помещали в сушильный шкаф и выдерживали 8 – 10
часов при температуре 60°С до полного удаления спирта.
Положительные электроды для дисковых источников тока изготавливали путем
намазывания электродной массы на токосъемник
Электроды для призматических источников тока изготавливали прокатыванием
электродной массы через валки. В качестве токосъемника использовали сетку из
нержавеющей стали.
Сушку положительных электродов проводили в вакуумном сушильном шкафу при
температуре 250°С в течение 2,5 часов.
2.1.2. Изготовление отрицательного полублока
Отрицательные электроды изготавливали прокатыванием литиевой ленты на валках в
атмосфере сухого аргона. Предварительно, поверхность лития зачищали до
металлического блеска. Толщина исходной ленты – 2,3 мм. Расчет толщины
литиевого электрода для источника тока дисковой конструкции проводили по
формуле 2.1. Для испытаний использовали дисковые элементы типоразмера 2016:
диаметр – 20мм, толщина готового элемента – 1,6 мм.
(2.1)
где Li – толщина лития,
hэл – толщина элемента; hел=1,6 мм
п – толщина положительного электрода; п=0,08 мм
корп – толщина корпуса; корп=0,25 мм
крыш – толщина крышки; крыш=0,24 мм
сеп – толщина сепаратора; сеп=0,25 мм
Li=1,6-0,08-0,25-0,24-0,25=0,78 мм
Расчет толщины литиевого электрода для элементов призматической конструкции
рассчитывали по формулам 2.2 – 2.5.
(2.2)
где, – емкость положительного электрода, А·ч
– электрохимический эквивалент FeS2; =1,119 г/А·ч
– масса активного вещества, г
Запас лития, для перезаряжаемых источников тока призматической конструкции, в 3
раза больше
(2.3)
где, – емкость литиевого электрода, А·ч
(2.4)
где, – вес литиевого электрода,
– электрохимический эквивалент Li; =1,119 г/А·ч
(2.5)
где, – толщина литиевого электрода;
– плотность лития; =0,534 г/см3;
– площадь литиевого электрода, для призматического аккумулятора S = 3,1·5,5 =
17,05 см.
2.1.3. Приготовление электролитов
В работе использовались электролиты двух типов: жидкие (на основе одного
апротонного растворителя и смеси растворителей) и полимерные.
Жидкий электролит представляет собой 1 М LiN(CF3SO2)2 раствор литиевой соли в
смеси апротонных растворителей ЭК, ДМК. Апротонные растворители смешивали в
необходимом соотношении. Приготовленный электролит выдерживали над
молекулярными ситами не менее 5 суток для удаления влаги.
Полимерный электролит представляет собой полимерную матрицу (ПВДФ), которая
пропитывали смесью апротонных растворителей этиленкарбонат (ЭК) и
диметилкарбонат (ДМК) в качестве пластификатора и электропроводящую добавку –
литиевую соль LiN(CF3SO2)2. Формирование полимерного электролита проводили
непосредственно на положительном электроде, в случае призматических источников
тока. Для дисковых ХИТ пленку ПВДФ помещали на положительный электрод после
сушки. Режим сушки пленок на основе ПВДФ: в течение суток при комнатной
температуре в боксе, в атмосфере аргона, окончательная сушка – в вакууме при
температуре 40 єС. Затем пленку полимерного электролита пропитывали указанным
выше жидким электролитом.
2.1.4. Технология сборки дисковых ХИТ (Габарит 2016)
В корпус на положительный электрод помещали изолирующую прокладку.
Предварительно высушенный сепаратор укладывали на электрод (в случае жидкого
электролита) или на пленку полимера (в случае полимерного электролита). Затем
корпус заполняли жидким электролитом и выдерживали в течение часа.
В корпус с пропитанным положительным электродом и сепаратором вкладывали
отрицательный полублок, представляющий собой крышку с запрессованной литиевой
заготовкой. Элемент (рисунок 2.1) герметизировали при помощи специальной
оснастки. После сборки проводили контроль НРЦ элементов на наличие короткого
замыкания.
Рис. 2.1. Дисковый элемент. Габарит 2016. 1 – Корпус элемента; 2 – крышка; 3 –
токовывод положительного электрода; 4 – положительный электрод; 5 –
отрицательный (литиевый) электрод; 6 – сепаратор; 7 – изолирующая прокладка
2.1.5. Технология сборки призматических ХИТ
Призматический источник тока (рис 2.2) с размером электродной структуры 5,3 х
3,1 см.
Положительный электрод помещали