zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА НА ОСНОВЕ ПЕРСПЕТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Ахмедова О.Р., Воробьев И.С.,

Пуцылов И.А., Смирнов С.Е.

Российская Федерация, г. Москва,

Федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Национальный исследовательский университет "МЭИ"

 

Установлена взаимосвязь между структурными и энергетическими параметрами твердофазных диоксид марганцевых катодов на основе наноматериалов. Показано, что максимальные энергетические параметры положительных электродов и литевых источников тока на их основе достигаются при гомогенном распределении нанокомпонентов имеющем место после обработки раствора исходных компонентов ультразвуком.

 

Химические источники тока имеют актуальное значение в жизни современного человека и представляют важнейший интерес для энергосбережения самых разнообразных автономных объектов, среди которых электронные портативные приборы, осветительные приборы, плееры, часы, автономные электронные приборы учета тепло- и водопотребления. Энергетически и эксплуатационные параметры существующих источников тока не всегда удовлетворяют повышенным требованиям современных потребителей. В связи с этим внимание исследователей привлекают химические источники тока с использованием лития в качестве анодного материала, обладающие высокой удельной энергией, широким интервалом работоспособности и превосходной сохраняемостью. Однако, несмотря на большое количество преимуществ литиевых источников тока, они также имеют ряд недостатков, в частности связанных с присутствием в их составе жидкого электролита, а именно: высокая стоимость, низкая технологичность, недоиспользование активного материала положительного электрода, а также пожаро- и даже взрывоопасность.

Безопасными и относительно не дорогими являются источники тока на основе системы литий-диоксид марганца, к преимуществам которых можно отнести возможность получения достаточно высокой удельной энергии, при сравнительной дешевизне элементов. Источники тока работоспособны в широком диапазоне температур, они имеют незначительный саморазряд и длительную сохранность.

Данная работа посвящена разработке энергоемкого первичного источника тока на основе системы литий – диоксид марганца, в котором традиционный жидкий электролит заменен на твердополимерный, а в структуре катода используются наноматериалы. Изготовление положительных электродов проводили по следующей технологии – компоненты в массовом соотношении: 80% нанодисперсного диоксида марганца, 10% электропроводной добавки и 10% твердополимерного электролита перемешивали в органическом растворителе механическим способом или ультразвуком. В качестве электропроводной добавки использовали однослойные углеродные нанотрубки и фуллереновую сажу, твердополимерный электролит представлял собой бинарную систему перхлорат лития – модифицированный полисульфон. Раствор активных компонентов наносили на токоотвод. Сушку проводили в сушильном шкафу до полного удаления растворителя. В ряде случаев, для повышения адгезии между катодом и электролитом, в процессе термоотверждения активной массы на поверхность электрода наносили пленку твердополимерного электролита и продолжали сушку. Структурные и электрохимические испытания электродов проводили на оборудовании ЦКП “Водородная энергетика и электрохимические технологии НИУ “МЭИ”. Использовали трехэлектродную полипропиленовую ячейку, потенциостат IPC-Pro M, а также микроскоп с рентгеновским микроанализатором JEOL JGM-7401F.

Результаты рентгеноспектрального анализа положительных электрода указывают на существенное влияние распределения компонентов в структуре катода от способа его изготовления. Механическое перемешивание не позволяет получить гомогенную структуру электрода составленную из наноразмеренных частиц, независимо от вида используемой электропроводной добавки. В случае механического перемешивания, колебание содержания марганца, на различных участках электрода, достигает 80%. Включение в способ изготовления электрода ультразвуковой обработки резко повышает качество его распределение, гомогенизация структуры электродов увеличивается до 8 раз.

Анализ разрядных характеристик электродов содержащих в качестве электропроводной добавки фуллереновую сажу указал на крайне низкие емкостные характеристики катодов практически независящие от способа их приготовления. Последнее, вероятно, можно объяснить невысокой электронной проводимостью данного материала определяющей общее значительное внутренне сопротивление слоя активной массы. Удельная емкость этих электродов не превышала 120 мА*ч/г и при прочих равных условиях была наименьшей по сравнению с аналогичным показателем для катодов содержащих однослойную модификацию углеродных нанотрубок. Для последних наблюдается существенное влияние технологии изготовления электродов на их энергетические параметры, так максимальная емкость электродов 310 мА*ч/г достигается при включении в технологию их изготовления стадии ультразвуковой гомогенизации. Эффект объясняется повышением равномерности распределения компонентов в сложной гетерогенной структуре электрода. В свою очередь нанесение пленки твердополимерного электролита на поверхность слоя активной массы в процессе формирования электрода, при значительном повышении адгезии на границе раздела электрод - электролит, приводило к деградации электрохимических характеристик электрода, по всей вероятности из-за ухудшения структуры твердополимерного электролита, а именно диффузии части солевого компонента, из электролита, при его частичном растворении в диметилацетамиде, в структуру катода и формирования слоя ионного проводника с пониженной электропроводностью. Последнее является причиной резкого роста концентрационной поляризации и практически 50 % недоиспользования активного материала катода в процессе его разряда. В случае изготовления катодов после механического перемешивания раствора активных компонентов, процесс внедрения лития также идет с высокой поляризацией, внутреннее сопротивления электродов велико. Очевидно, что повышенное внутреннее сопротивление в данном случае объясняется неравномерностью макроблочной структуры электрода составленной из агрегатов наночастиц в отсутствии ультразвуковой гомогенизации, такая структура не позволяет организовать в твердофазной системе эффективный ионно-электронный транспорт и высокую активную поверхность для протекания электрохимического процесса. Емкость электродов приготовленных в процессе механического перемешивания не превышает 240 мА*ч/г.

На основе предложенных электродов и твердополимерного электролита разработаны прототипы твердофазных литий - диоксид марганцевых элементов рулонного типа типоразмера ААА. Удельная емкость разработанных источников тока на 4 % выше по сравнению с лучшими зарубежными аналогами и на 16 % выше по сравнению с отечественными в том же типоразмере.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 14-08-31254.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info