Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Как видим, литиевые источники существенно превосходят по электрическим характеристикам традиционные системы. Анализ рассмотренных литиевых систем показывает, что по эффективности удельных электрических параметров их можно расположить в следующий ряд по степени их убывания: LiZSOCl2, LiZSO2,LiZMnO2, LiZ(CFv),.
Температурный диапазон. Изучение работоспособности литиевых источников тока в широком температурном интервале
150
Рис. 7.13. Сравнительные разрядные характеристики литиевых и традиционных источников тока при токе 30 мА
HBn
Рис, 7.14. Сравнительные характеристики литиевых и традиционных источников тока по удельным объемным энер гии и мощности: 1 — Li/SOCb; 2 — Li/Mn02; 3 — Li/CuO; 4 — Li/ (CFx) n; 5 —Li/S02; 6 — Zn/HgO; 7 — Zn/Mn02 (щел.); 8 —Zn/Mn02 (сол.)
Стоимость 1 А. ч и 1
дает основание сделать вы--вод, что самым широким температурным диапазоном работы обладают элементы, изготовленные на системах LiZSOCl2 и LiZSO2, от -600C до +700C
Элементы на систе м а х LiZMnO2 и Li/ (CFx) п при тем-тературах ниже —200C существенно теряют свои характеристики по энергоотдаче.
Стоимость. В табл. 7.5 представлены значения стоимости 1 Вт • ч энергии (в центах) литиевых и. традиционных источников тока, расположенных в ряд по мере повышения стоимости энергии [21]. Как видно, литиевые, источники дешевле ряда традиционных (ZnZHgO, ZnZAg2O). Сами рассмотренные системы с литиевым анодом можно расположить в следующий ряд по степени возрастания стоимости энергии; Li/SOCb, LiAVInO2,' LiZSO25 Li/(CF*) п. .
Таблица 7.5 Вт. ч литиевых и традиционных источников тока
Система Цент/Вт -ч Цент/А ч
Li/SOCb 0,226 0,814
Zn/Mn02 0,369 0,553
Li/Mn02 0,445 . 1,59
Li/SO* 0,527 1,54
W(CFA)n 1,96 5,49
Zn/HgO - 7,34 9,91
Zn/Ag20 30,4 45,5
Сохраняемость. Данные по сохраняемости различных
ли-
тиевых систем противоречивы /от 2 до Шлет), однако все они
151
свидетельствуют, что эти источники тока обеспечивают пре-' красную сохраняемость электрической энергии.
Рассмотренные типы первичных литиевых источников тока показывают, что они обладают специфическими физико-химическими свойствами, обеспечивающими удовлетворение, многообразия самых жестких требований современной техники (по удельным энергии и мощности, температурному диапа- / зону работы, стабильности электрических характеристик,-со-/
ХраНЯЄМОСТИ, экономики, экологии и многим Другим), нє дос-/
тупных источникам тока традиционных систем с водным элект/
рОЛИТОМ. \
Сравнительный анализ рассмотренных литиевых источнп- j ков дает основание отдать предпочтение следующему ряду, расположенному по степени снижения эффективности применения в объектах современной техники:
LiZSOCl2, LiZSO2, LiZMnO2, LiZ(CF,)..
8. ВТОРИЧНЫЕ ЛИТИЕВЫЕ'ИСТОЧНИКИ ТОКА
В гл.,2*и 5 показано, что литиевые источники тока существуют при условии и благодаря образованию на поверхности анода пассивирующей пленки, которая предохраняет металл от коррозии в растворителе. В связи с этим литиевые элементы^ рассмотренные в предыдущей главе, обладают большим сроком сохраняемости. Однако если для первичных источников тока явление пассивации имеет положительное значение, то при создании литиевого аккумулятора на основе апротонных органических растворителей оно представляет серьезное препятствие.
В 1975 году Джорн и Тобайс [1] нашли, что щелочные металлы литий, натрий, калин, рубидий и цезий катодно осаждаются из пропиленкарбонатных растворов со 100%-иым выходом по току. Но оказалось, что катодно-осажденный литий и другие щелочные металлы в последующем цикле анодно растворяются уже не так эффективно, как металлический литий в первом разрядном цикле. В серии работ Браммер и Кох с соавторами [2—5] показали, что ограниченная циклируе-мость литиевого электрода обусловлена быстрым образованием пассивирующей пленки на высаживаемых кристаллах лития в катодном цикле, а это приводит к нарушению морфологии осадка металлического лития и постепенной потере связи
кристаллов металла с основой (обзор Скросати [6]). Поэтому, хотя в литературе [2, 3, 7] имелись сообщения о разработке и выпуске литиевого аккумулятора на основе апротонных органических растворителей, литиевый аккумулятор еще не доведен до стадии промышленного производства. Фирма «Экксон Интерпрапзис» разработала аккумулятор пуговичного типа на основе системы LiAlZTiS2 емкостью 70 мА-ч, но в конце і979 года была вынуждена снять его с производства.
Имеются сообщения о разработке нескольких макетов литиевых аккумуляторов емкостью от 0,09 до 4,5 А-ч [8], но они еще не вышли на уровень промышленного производства. Поэтому рассмотрим основные достижения в области разработки анодов и катодов и основные проблемы, которые необходимо решить,, чтобы низкотемпературный литиевый аккумулятор стал доступен для промышленности.
8Л. Литиевый анод для вторичных источников тока
Для преодоления трудностей, связанных с образованием пассивирующей пленки на кристаллах металлического лития при его катодном осаждении, было предложено несколько способов, которые можно разделить на две большие группы. Первая относится к подбору растворителя и электролита, улучшающих циклирование литиевого электрода, а вторая— к использованию вместо металлического лития его сплавов с другими металлами. Рассмотрим каждый из них подробнее.
