Козадеров Олег Александрович Доцент кафедры физической химии Воронежского государственного университета Литиевые источники тока. - презентация

1 Козадеров Олег Александрович Доцент кафедры физической химии Воронежского государственного университета Литиевые источники тока

2 Химический источник тока устройство, в котором химическая энергия пространственно разделенного взаимодействия окислителя и восстановителя напрямую превращается в электрическую энергию

3 Почему литий? самый отрицательный электродный потенциал среди металлов (-3,04 В в водном растворе) самая высокая удельная энергия (11760 Втч/кг)

4 Щелочной литиевый источник тока

5 Требования к неводным растворителям 1. Устойчивость лития 2. Способность образовывать А) концентрированные Б) высокоэлектропроводные растворы литиевых солей 5

6 Литий - «слишком» активный металл термодинамические расчеты показывают принципиальную возможность восстановления литием ВСЕХ мыслимых веществ, которые могли бы использоваться вместо воды в качестве растворителя ОДНАКО сохранность литиевого анода – не проблема!

7 Литий устойчив в неводных растворителях! на поверхности лития образуется защитная пленка из нерастворимых продуктов взаимодействия – оксид лития Li 2 O – карбонат лития Li 2 CO 3 – галогениды лития – другие соли лития пленка нанометровой толщины обладает заметной ионной электропроводностью

8 Пример: образование карбонатной пассивной пленки восстановление пропиленкарбоната восстановление этиленкарбоната

9 Неводные растворители: проблема растворимости Простые литиевые соли и основание (LiOH, LiNO 3 и др.) не растворяются в неводных растворителях РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ: применение комплексных солей (LiBH 4, LiPF 6, LiAsF 6, LiClAl 4 )

10 Неводные растворители: проблема низкой электропроводности Пропиленкарбонат, этиленкарбонат: (+) Высокая диэлектрическая проницаемость соли хорошо диссоциируют (-) Большая вязкость электропроводность очень низкая Диметоксиэтан: (-) Низкая диэлектрическая проницаемость соли диссоциируют плохо (+) Низкая вязкость РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ: применение смешанных растворителей

11 Электрохимическая система LiMnO 2 токообразующая реакция – интеркаляция лития хLi + MnO 2 Li x MnO 2

12 Металлический литий и аккумуляторы несовместимы? ПРОБЛЕМА: защитная пленка инкапсюлирует литий

13 Решение проблемы: литий-ионный аккумулятор

14 Токообразующая реакция: непрерывная перекачка ионов Li +

15 В презентации использованы изображения из открытых источников в Интернет nt/html/frame/eng/technology/Rechargeable. htm nt/html/frame/eng/technology/Rechargeable. htm 15