Влияние деструкции электролита на циклирование графитовых анодных материалов литий-ионных аккумуляторов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 621.35

М. А. Бураков,

студент 2-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова,

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: maburakov@yandex.ru М. С. Липкин, д. т. н., ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова, Е - mail: lipkin@yandex.ru А. В. Семенкова,

студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: semenkovaanastasiy@mail.ru А.Г. Писарева

студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: nyuta_golovina@mail.ru

ВЛИЯНИЕ ДЕСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ЦИКЛИРОВАНИЕ ГРАФИТОВЫХ АНОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Аннотация

В работе исследовано влияние продуктов деструкции электролита циклирование анодного материала. Показаны результаты измерений циклической вольтамперометрией и ступенчатой потенциостатической хронокулонометрии электролита и электрода. Установлено, что продукты деструкции электролита покрывают не проницаемой для ионов лития пленкой поверхность электрода, и препятствует дальнейшему циклированию.

Ключевые слова:

деструкция электролита, циклическая вольтамперометрия, ступенчатая хронокулонометрия.

От состава и качества электролита напрямую зависит работа литий-ионной электрохимической системы [1, 2]. Контроль электролита является важной ступенью в процессе производства ЛИА [3].

Контроль электролита направлен на обнаружение примесей, присутствие которых может приводить к образованию несимметрично проводящей твердоэлектролитной пленки (SEI). Пассивирующая пленка затрудняет работу аккумулятора. В процессе заряда происходит осаждение лития в виде дендритов, которые затрудняют взаимодействие с токопроводящим объектом [4]. Чтобы спрогнозировать возможные нарушения в работе литий-ионного аккумулятора, следует изучить процессы, происходящие в электролите. Важным фактором, влияющим на работу аккумулятора, является наличие органических примесей.

Основываясь на версии, что на платиновом электроде в процессе снятия ЦВА происходит осаждение образовавшихся побочных продуктов в виде нерастворимой фазовой пленки, мешающей дальнейшим работам с электролитом, была снята ступенчатая хроноамперометрия на платиновом электроде для наблюдения изменений (рисунок 1 (а)).

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X

№ 7/2019

а б

Рисунок 1 - а) Зависимости количества электричества на каждой из ступеней от потенциала платины 1 - до снятия ЦВА; 2 - после снятия ЦВА б) ЦВА платины скорость 1мВ/с;

Как видно из графиков пики ступеней после снятия ЦВА на графиках ступенчатой хронокулонометрии (рисунок 1 (б)) уменьшились от трех до восьми раз по сравнению со ступенями до снятия ЦВА вследствие осаждения побочных продуктов, что является подтверждением осаждения на поверхности платинового электрода продуктов химической деструкции электролита.

б

Рисунок 2 - ЦВА серийного графита: а) первый цикл 1 - 0 мАч/г, 2 - 389 мАч/г; б) второй цикл 3 - 0 мАч/г, 4 - 333 мАч/г

ЦВА зависимости, полученные на 1 и 2 цикле (рисунок 2 (а, б)) показывает, что материал сохраняет свою обратимость. Однако гальваностатическое циклирование показывает ухудшение емкостных характеристик (таблица 1). Это означает, что материал работает поверхностным слоем.

Таблица 1

Гальваностатическое циклирование серийного графита в электролите с продуктами деструкции

Номер цикла Зарядная емкость, мАч/г Разрядная емкость, мАч/г

1 389 197

2 333 48

3 340 0

Из представленных данных можно сделать вывод, что кроме образования не проводящих SEI на поверхности графита происходит осаждения продуктов деструкции электролита, мешающие дальнейшему циклированию электрода. Вещества, образующиеся при деструкции в процессе циклирования, покрывают поверхность электрода продуктами деструкции, имеющие низкую ионную проводимость и в итоге полностью блокируют поверхность электрода, не позволяя интеркалироваться ионам лития.

Список использованной литературы: 1 . Т. Л. Кулова, А. М. Скундин. Простой метод диагностики причин деградации электродов при циклировании литий-ионных аккумуляторов // ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2011. Т. 11, № 4.

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019

С.171-178

2 . Кедринский И.А., Яковлев В.Г. Li-ионные аккумуляторы. Красноярск: «Платина», 2002 г. - 268 с.

3 . Электрохимический контроль электролита литий-ионных аккумуляторов / Липкин М.С., Семенкова А.В., Бураков М.А.,Писарева А.Г. // Символ науки - 2019. - № 1. - С. 16-18.

4 . Яковлева М., Гао Ю., Ли Я., Фитч К. Б. / Тонкодисперсно осажденный порошок металлического лития // Патент России № 2012127678/07. 30.11.2010. Бюл. №12

© Бураков М.А., Липкин М.С., Семенкова А.В., Писарева А.Г., 2019