чем ион лития отличается от атома лития?
РОзрахувати масу соли й води для виготовленя 300г розчину з масовою часткою соли 40% помогите пожалуйста
Обчислити масу солі та об’єм води, необхідні для приготування розчину 300Г З МАСОВОЮ ЧАСТКОЮ СОЛИ 40%
Із цукру масою 24 г та води виготовили розчин масою 200 г. Обчисліть масову частку розчиненої речовини в розчині. … Дано: Допоможіть будь-ласка.
В одній пробірці міститься вода, в іншій — розчин кислоти. Як їх розпізнати? Допоможіть будь-ласка.
Часть 1. Дана схема превращенийP-> P205-> Ca;(PO4)21. Составьте уравнения химических реакций2. Расставьте степени окисления всех химических элем
… ентов3. Назовите все вещества4. Укажите фазовые состояния веществ5. Укажите тип каждой реакции ( соединение, разложение, обмен, замещение, экзо-эндотермические, каталитические или некаталитические)6. Укажите вид химический связи для веществ, используемых в уравнениях реакции (металлическая, ионная, ковалентная полярная или ковалентная неполярная)7.
Який з наведених оксидів реагує з водою: натрій оксид, цинк оксид, алюміній оксид, Відповідь проілюструйте відповідним рівнянням реакції. До якого кла … су речовин належить продукт означеної реак-ції? Як це довести за допомогою індикатору? Пожалуйста срочно помогите
Очень срочно!! Здійсніть ланцюжок перетворень. K2O→ KOH→ K2SO4 → KOH
9. Какой угол между связями в молекуле воды?
пж срочно здійсніть генетичні перетворення
В.
Даны химические элементы и указана их валентность. Составьте соответствующие химические формулы:
I II V IV III VII III II IV III
N O, Сa O, N O, NO,
… P H, MnO, Fe O, H S, Si O, O Cl
Ион лития, структура — Справочник химика 21
На внещней электронной оболочке атомы щелочных элементов имеют по одному электрону. На второй снаружи электронной оболочке у атома лития содержатся два электрона, а у атомов остальных щелочных элементов — по восемь электронов. Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра, атомы довольно легко отдают этот электрон, т. е. характеризуются низкой энергией ионизации (табл. 14.2). Образующиеся при этом однозарядные положительные ионы имеют устойчивую электронную структуру соответствующего благородного газа (ион лития — структуру атома гелия, ион натрия — атома неона и т. д.). Легкость отдачи внешних электронов характеризует рассматриваемые элементы как наиболее типичные представители металлов металлические свойства выражены у щелочных элементов особенно резко.
Действие элемента иа литую структуру основной металлическое массы [c.122]
Рациональное воздействие на комплекс факторов, ответственных за формирование свойств литой структуры, достигаемое при сварке с ЭМП аустенитных сталей, приводит к повышению стойкости швов против горячих трещин (при оценке по различным методикам) до 250%. [c.29]
Возникновение разности потенциалов происходит не только при контакте разнородных металлов или между различными структурными составляющими одного и того же металла или различными металлами, достаточно наличия небольшой химической или физической неоднородности металла. Примером может служить часто встречающаяся при эксплуатации теплообменных аппаратов коррозия сварных швов. Металл шва неизбежно несколько отличается по своему химическому составу от основного металла и содержит обычно несколько меньше углерода. Литая структура, образующаяся в процессе формирования сварного шва, остается на весь срок эксплуатации основной же металл имеет другую структуру, сформировавшуюся при прокатке или последующей термической обработке.
Все элементы, составляющие первую группу периодической системы, имеют на внешнем электронном слое только I электрон, который они с легкостью отдают, превращаясь в однозарядные положительные ионы с конфигурацией соответствующего благородного газа (ион лития — структуре атома гелия, ион [c.134]
При монтаже РЗА используют низкотемпературную пайку, при которой нагрев не превышает 450° С. Низкотемпературная пайка характеризуется капиллярным механизмом, при котором расплавленный припой заполняет паяльный зазор и удерживается в нем под действием капиллярных сил. Участок паяного соединения с литой структурой, закристаллизовавшийся в процессе пайки, называют паяным швом. Участок паяного шва, образовавшийся у края зазора на наружных поверхностях соединяемых деталей под действием капиллярных сил, называют галтелью паяного шва [7].
Затухание в металлах. Анизотропия и литая структура. [c.5]
АНИЗОТРОПИЯ И ЛИТАЯ СТРУКТУРА [c.134]
Особенно заметное уменьшение ослабления звука в большинстве металлов наблюдается при разрушении литой структуры в процессе обработки давлением, независимо от того будет ли она горячей нли холодной, например при ковке, прокатке, прессовании профилей и т. д. В некоторой небольшой части этот эффект может быть объяснен действительным уплотнением структуры вследствие уменьшения объема пор. Однако главным фактором оказывается процесс измельчения крупных зерен литого состояния при обработке давлением, вследствие чего уменьшается рассеяние.
У цветных металлов и высоколегированных сталей эффект обработки давлением особенно сильно сказывается на ослаблении звука. Перед обработкой давлением часто даже при небольших толщинах эти материалы являются непроницаемыми для звука, а уже после первого прохода при прокатке они становятся хорошо проницаемыми.
Литая структура даже ири том же размере зерна создает более сильное ослабление звука, чем деформированная, [c.137]
Рассеяние звука на литой структуре и затухание звука изменяются у различных литых материалов в широких пределах. Например, у алюминия недопустимая пористость может быть выявлена методом измерения ослабления звука. На практике с этой целью серию эхо-имнульсов от исследуемого образца сравнивают с соответствующей серией от эталонного образца, имеющего еще допустимую пористость. [c.
515]
Литая структура Кованая структура [c.307]
Предварительная обработка литого молибдена и его сплавов — обычно горячее прессование, в результате которого уменьшается ликвация, измельчается грубая литая структура, а слиток приобретает форму, удобную для дальнейшей обработки. Весьма эффективным оказался метод гидроэкструзии.
Обработка давлением. Отливки диаметром 400—450 мм обычно подвергают ковке или прессованию (экструзией), а дальнейшую их обработку можно проводить всеми методами. Ковку отливок проводят как правило на прессах. Температура нагрева 635—640 °С, температура конца ковки 527 °С. Нагрев и подогревы производят в соляных ваннах. Это позволяет добиться быстрого нагрева и прогрева заготовок, снизить потерн на окисление и использовать соляную рубашку в качестве смазки. Продолжительность нагрева заготовки диаметром 450 мм составляет 3 ч, диаметром 175 мм—45 мин. Ковку на молотах не применяют по соображениям техники безопасности нз-за разбрызгивания соляного покрытия.
При обработке давлением сплавов в 3 области снижается предел прочности и значительно понижаются характеристики пластичности и усталостная прочность. Наиболее полное измельчение литой структуры титановых сплавов обычно достигается при всесторонней деформации с соблюдением температурного режима обработки.
Ковка слитков осуществляется путем осадки с вытяжкой. Это обеспечивает всестороннюю деформацию литой структуры, а также получение кованых заготовок для прокатки листов и прессования прутков и профилей с мелкозернистой структурой и достаточной пластичностью. Перековка прутков производится на ротационных машинах. Деформации за проход выдерживают в пределах 10—25% Такая технология ковки с промежуточными отжигами после деформации 35—80% получила распространение при изготовлении проволоки диаметром до 3 мм.
Промежуточный отжиг кованых прутков обычно производят в воздушных электрических нагревательных печах. [c.246]Имеющийся опыт по обработке давлением ванадия и его сплавов относится к сравнительно мелким слиткам и заготовкам. Установлено, однако, что даже мелкие слитки ванадия дуговой и электроннолучевой плавки имеют грубую структуру и вследствие этого пониженную пластичность. Поэтому предварительную деформацию слитков до раздробления грубой литой структуры желательно осуществлять в горячем состоянии ковкой, прессованием или прокаткой. Ковка и прессование слитков производятся с нагревом в интервале температур 1000—1450° С [9, 44]. Ванадий и его сплавы чувствительны к скорости деформации. Поэтому ковку слитков лучше осуществлять под прессом в оболочке. Начальная температура ковки обычно составляет 1150—1300° С (47]. [c.250]
Предварительную деформацию всех сплавов на основе ванадия для раздробления литой структуры лучше осуществлять в горячем состоянии в закрытых штампах (прессование прутков и полос, ковка в вырезных бойках или в оболочке и т.
п.). Трубные заготовки получают повторным прессованием [38, 40]. [c.250]
Измельчение литой структуры в результате предварительной горячей деформации оказывает положительное влияние на пластичность чистого ниобия и его сплавов. Запас пластичности при деформации осадкой может повышаться с 10—30 до 60—80%. Поэтому операции повторной обработки давлением могут проводиться при [c.254]
Методом прессования удовлетворительно деформируются танталовые сплавы с содержанием вольфрама 10—15 /о- Нагрев слитков осуществляют в печах с нейтральной атмосферой (аргон, гелий) при температуре выше 1600° С. После разрушения литой структуры пластичность сплава повышается и металл хорошо проковывается и катается на тонкий лист при комнатной температуре. [c.257]
Предварительная деформация слитков для раздробления литой структуры производится ковкой на молоте или прессе осадкой с общей степенью деформации до 70%. После такой деформации и отжигов крупнокристаллическая структура литого рения устраняется и диаметр зерна после рекристаллизационного отжига составляет около 40—50 мк.
[c.269]
При анализе четвертого допущения следует отметить следующее. Одной из важнейших задач современной теории роста кристаллов является установление устойчивых форм роста кристаллов в различных условиях. При определенных условиях плоский фронт кристаллизации оказывается неустойчивым [26, 351. Это явление весьма важно, в частности потому, что многие особенности структуры слитка определяются именно морфологией границы раздела фаз при формировании литой структуры. Нарушение устойчивости плоского фронта кристаллизации вследствие независимого зарождения кристаллов в объеме переохлажденного расплава перед ним или в результате выбрасывания дендритов естественно отражается на конечной структуре слитка. [c.24]
Для получения необходимых свойств, исправления литой структуры, устранения ликвационной неоднородности и уменьшения остаточных напряжений стальное фасонное литье подвергается термической обработке (отжигу, нормализации, закалке, отпуску).
[c.103]
Действие элемента на литую структуру основной металлической массы [c.145]
Отмечают следующие факторы, повышающие амплитуду сигналов АЭ высокая прочность, анизотропия, неоднородность, круп-нозернистость (литая структура), большая общая толщина материала, большая скорость деформации, низкая температура, наличие надрезов. [c.175]
Специфичность горячего передела Ре—Сг—Л1 сплавов заьслючается в том, что слитки поступают на ковку в горячем состоянии, в футерованных контейнерах с температурой поверхности не ниже 600°С. Практика показала, что озотаждения слитков следует избегать в связи с возможностью образования трещин в литой структуре. [c.127] Крестовины (остряки стрелок), обычно изготавливаемые из высокотвердого марганцевого стального литья, ввиду их крупнозернистой и анизотропной литой структуры не поддаются надежному контролю даже с применением высокодемпфирован-ных искателей, работающих на частоте 0,5—1 МГц.
[c.451]
Специальные методы литья влияют на возможность кон троля. Так, при центробежном литье структура затвердевает с радиальной ориентацией. В литых трубах из чугуна с шаровидными графитом это не оказывает существенного влияния на возможность контроля напротив, в аустенитных трубах центробежного литья это сказывается очень существенно. Они могут прозвучиваться только в радиальном направлении. Следовательно, еще возможно и измерение толщины стенки. На против, наклонное прозвучивание в эхо-импульсном режиме при контроле таких труб уже не дает эффекта даже при низких частотах и с применением высокодемпфированных искателей. Здесь может оказать помощь метод прозвучивания на частоте 1 МГц, чтобы, например, обнаружить радиально расположенные дефекты в трубах НК-40, возникшие в процессе службы. [c.517]
Поскольку звуковой луч охватывает сразу несколько соседних зерен, контроль становится невозможным, если требуется обнаруживать мелкие раковины и поры размером примерно в горошину.
Поэтому контролировать отливки в песчаные формы, в кокиль и даже непрерывнолитые заготовки невозможно. Только если при центробежном литье удается получить величину зерна примерно на два порядка меньше (считая по среднему диаметру), то литая структура сиова становится хорошо прозрачной для звука и поддается контролю почти так же хорошо, как деформированный материал того же химического состава. Это подтвердили измерения Штегера, Шютце и Майстера [1453] на ряде медных сплавов, [c.609]
Цинк и его сплавы поддаются ультразвуковому контролю псравнительно плохо ввиду грубой литой структуры. Детали дверных замков легковых автомобилей из цинкового литья под. давлением контролируют на наличие пор. [c.611]
Как упоминалось, при анионной полимеризации под влиянием лития структура полимера находится в большой зависимости от присутствия веществ, образующих комплексы с металлорганическими соединениями. Поскольку концентрация инициатора в системе всегда невелика, становится понятной высокая чувствительность структуры цени к незначительным количествам комплексообразующих агентов.
К числу веществ, способных давать подобные комплексы и тем самым влиять на структуру полимера, относятся соединения эфирного типа, адшны, сульфиды и другие основания Льюиса, а также молекулярный кислород. Поэтому [c.358]
BOB в среднем 2260—2380° С, их рабочие т-ры не превышают 1100— 1150° С. При т-ре выше порога рекристаллизации прочность сплавов резко снижается. Основные отличительные особенности таких сплавов — повышенная пластичность нри комнатной т-ре и высокая технологичность при обработке давлением. Среднепрочные сплавы, кроме титана, циркония и гафния, содержат тугоплавкие легирующие элементы — молибден, вольфрам и тантал, повышающие т-ру плавления и прочность при рабочих т-рах. Такие сплавы сравнительно легко обрабатывать давлением. Высокопрочные сплавы содержат в значительных количествах вольфрам и молибден (в сумме до 20—25%). Их т-ра плавления не ниже 2350—2370° С, т-ра начала рекристаллизации 1150 1540° С, жаропрочность высокая. Некоторые из высокопрочных сплавов отличаются повышенным содержанием углерода, поэтому в их структуре, кроме тугоплавкого ниобиевого твердого раствора, имеются выделения карбидов (главным образом, Zr ), положительно влияющие на жаропрочность.
Недостатки высокопрочных сплавов — пониженная пластичность при комнатной т-ре и низкая технологичность при обработке давлением. Осн. способ получения И. с. — дуговая плавка с расходуемым электродом (в вакууме или аргоне). Для равномерного распределения легирующих элементов в высоколегированных сплавах используют двойной переплав или гарнисажную плавку с разливом в медные водоохлаждаемые (или графитовые без охлаждения) формы. Иногда (напр., если содержание элементов внедрения должно быть минимальным) применяют электроннолучевую плавку. Обработка ниобиевых слитков начинается с разрушения литой структуры прессованием (т-ра нагрева — 1100— 1700° С — зависит от состава сплава), после чего их подвергают прокатке, волочению, штампованию, ротационной ковке или повторному прессованию. Листовую прокатку низко- и среднепрочных сплавов, а также изготовление труб протяжкой или прокаткой трубных заготовок, полученных предварительным прессованием, проводят в холодном со- [c.75]
Термическая обработка в вакууме (при давлениях порядка 10 мм рт. ст.) Позволяет избежать загря 3 ения металла газами и повышает его пластические свойства. В вакууме подвергаются отжигу листы, проволока, заготовки для обработки давлением, детали из различных металлов. Например, отжиг тантала и ниобия рекомендуется проводить в течение часа при 1300— 1400° С при давлении не более ЫО мм рт. ст. Ниобий хорошо обрабатывается методом вакуумной прокатки при температуре 1100—1250° С, а после разрушения литой структуры легко обрабатывается давлением при комнатной температуре. После отжига при температуре 1700—1730° С в вакууме твердость металла по Бриннелю составляет 80— 90 кг1мм , предел прочности — 30—40 кг/мм-,. относительное удлинение 30% [275]. Для термообработки металлов в вакууме применяют электрические печи сопротивления или индукционные. [c.344]
Лансбери (1961) нашел, что при растворении порошкообразного алюмогидрида лития (0,5 г) в пиридине (50 мл) и сохранении оранжевого раствора в закупоренном сосуде по крайней мере в течение одних суток образуется раствор нового более.
мягкого восстанавливающего агента, Ы-дигидропиридилалюмогидрида лития, структура которого до сих пор не установлена. При добавлении к такому выдержанному раствору кетона он легко восстанавливается [c.327]
Согласно Дитцелю з, ионная структура стекла определяет также термическое расширение вплоть до интервала превращения и даже после него (см. ниже). Химическая стойкость против коррозии также диктуется строением стекла. Вообще говоря, коэффициент при низких температурах тем меньше, чем больше сила поля 2/д2 щелочного катиона. В кал1иевых силикатных стеклах расширение зависит от низкой силы связи между ионами калия и кислорода. Следовательно, катионы калия, находящиеся в каркасе более свободны и более подвержены колебаниям под действием тепловой энергии, чем катионы в силикатных стеклах, содержащих натрий и литий, структура которых сильнее связана электростатически.м притяжением. Дитцель подтвердил, что при высоких температурах коэффициент расширения натриево-силикатных стекол, при рассмотрении в зависимости от концентрации окиси натрия, перестает увеличиваться при содержании НагО выше 25 мол.
%. Для калиевых стекол соответствующая предельная концентрация достигается при 20 мол. % КгО в литиевых же стеклах этот предел не достигается даже при 32 мол. % ЫгО. Эти предельные значения соответствуют стереометрическим условиям, которые характеризуются непрерывным разрыхлением каркаса и при указанных значениях — взаимным соприкосновением кислородных полиэдров катионов. Соответствующий низкотемпературный эффект цри этом исключается. Щелочная экстракция стекол также ограничена предельными значениями кон- [c.175]
Инструкция по технологии получения высокопрочного чугуна со сфероидальным графиюм в литой структуре и характеристика его основных свойств. ЦНИИТМАШ, 1955. [c.375]
Почему сложно найти замену литию в электрохимии и как это все-таки можно сделать
Если не литий, то…
Литий-ионные аккумуляторы появились в начале 1990-х годов и очень быстро совершенствовались: росла популярность портативной электроники, сначала ноутбуков, затем смартфонов, планшетов и других гаджетов, питавшихся их энергией.
Новый импульс развитию аккумуляторов дали электромобили, роботы, системы хранения и распределения электроэнергии. Но по мере развития выявились и недостатки литий-ионных батарей: пожароопасность, быстрое старение и чувствительность к температуре. Кроме того, технологии, использующие литий, упираются в серьезное ограничение: лития в природе не так много, добывать его дорого, сырье, карбонат лития, стоит свыше $20 тыс. за тонну.
Но заменить литий сложно. К примеру, удельная емкость, то есть соотношение заряда и массы иона, у него максимальная, более легкого иона металла не существует. Сообщения о перспективных материалах, способных составить конкуренцию литию, появляются регулярно, но их разработчики не скрывают проблем и ограничений, которые могут быть в принципе неразрешимы.
К примеру, команда из Стэнфорда объявила, что изобрела алюминий-ионный аккумулятор, выдерживающий 7 тыс. циклов зарядки, которая еще и происходит всего за секунды. Вообще-то алюминий-ионные аккумуляторы появились более 30 лет назад, они небезопасны, недружественны к окружающей среде и быстро теряют способность перезаряжаться. Стэнфордская батарейка вроде опровергала эту репутацию, но ученые сообщили, что носитель заряда в аккумуляторе – не трехзарядный катион алюминия Al3+ (он мог бы «нести» в три раза больше заряда, чем однозарядный лития), а комплексный ион AlCl4– — тяжелая однозарядная частица, а значит, емкость батареи невелика. А низкое напряжение на выходе батареи лишает ее возможности конкурировать с литиевой.
Группа израильского профессора Дорона Орбаха занимается магнием — металлом с зарядом +2, то есть батарейка на магнии должна иметь большую емкость, чем на однозарядном литии. Но исследователи не могут найти в пару магнию катод: стабильные и безопасные оксиды оказываются ловушками для магния, а у сульфидов, в которых скорость движения катионов магния выше, слишком низкое напряжение.
Есть надежды на проточные ванадиевые окислительно-восстановительные аккумуляторы — гигантские баки с жидким электролитом (сернокислый раствор солей ванадия), способные хранить избыточную возобновляемую энергию.
Когда солнечные панели или ветрогенераторы вырабатывают электричество, насосы прокачивают электролит через электроды системы, он заряжается и возвращается обратно в емкость. В Китае собирались построить крупнейшую в мире ванадиевую проточную батарею емкостью 800 МВт•ч.
Поклонники жидких батарей упирают на их надежность: тысячи циклов зарядки, а это три-четыре года службы, без признаков деградации! Но КПД проточных аккумуляторов значительно ниже, чем металл-ионных — не более 70%. Да и система из баков с серной кислотой может быть только статичной — об электробусах и электрокарах точно можно забыть. Наконец, ванадий недешев — $50 за килограмм пятивалентного оксида.
Так что, пишут британские ученые в обзоре аккумуляторных технологий, литий-ионные аккумуляторы будут доминировать на рынке по крайней мере до середины XXI века. Ключевое достоинство лития неоспоримо — этот металл очень легкий и «быстрый», и миниатюрные батареи для смартфонов, ноутбуков и других гаджетов уже прочно закреплены за ним.
Но уже для электромобиля (десятки киловатт-часов энергии) и тем более для электростанции (мега- и гигаватт-часы) удельная и объемная энергоемкость (энергия на единицу массы и объема) становятся не так важны, и прорыв могут обеспечить натрий-ионные аккумуляторы, заменив сразу и дорогие литий-ионные, и морально устаревшие свинцово-кислотные.
Картинка: сравнение натрий-ионного и свинцового аккумулятора по основным параметрам
…натрий!Свинцово-кислотные аккумуляторы изобретены 150 лет назад и знакомы любому, кто хотя бы раз открыл капот машины,— но продажи их по-прежнему опережают продажи литий-ионных батарей: $40 млрд против $30 млрд в 2019 году.
Натриевый аккумулятор имеет близкие к литиевому энергетические характеристики, но натрий примерно в сто раз дешевле лития, а химические свойства натрия позволяют использовать легкий и дешевый алюминий вместо тяжелой и дорогой меди на анодном токосъемнике.
Есть и минусы: радиус иона натрия больше, чем иона лития, и значит, плотность энергии на натриевом электроде ниже, и для энергоемкости, сравнимой с литий-ионной батареей, натрий-ионная должна быть размером на 30–50% больше. Но там, где размер не так важен, натрий-ионные батареи будут теснить свинцово-кислотные и захватывать новые ниши, предсказывают специалисты,— например, электротранспорт, для которого важней скорость зарядки, чем миниатюрность и емкость.
«Поиск нового материала для электрохимических приложений по большей части выглядит как эмпирические предположения ученых — они отмечают интересные свойства в соединениях сходного состава и структуры и пытаются получить новые, улучшенные материалы. Специалисты химического факультета МГУ обнаружили интересную структуру, ранее описанную только для крупных щелочных катионов — калия, рубидия, цезия,— и попробовали синтезировать новое соединение с натрием с целью проверить его электрохимические свойства.
Они оказались уникальными»,— рассказал декан факультета, член-корреспондент РАН Степан Калмыков.
Они оказались уникальными»,— рассказал декан факультета, член-корреспондент РАН Степан Калмыков.
Сотрудники кафедры электрохимии МГУ под руководством старшего научного сотрудника, кандидата химических наук Олега Дрожжина впервые синтезировали и охарактеризовали электрохимические свойства натрий-ванадиевого пирофосфата β-NaVP2O7. Энергоемкость его достигает 420 Вт•ч/кг, всего на 20% меньше, чем у литиевого катодного материала LiCoO2 — 530 Вт•ч/кг. Другая важная характеристика этого электродного материала — крайне малое, всего полпроцента, изменение объема при зарядке-разрядке. Схожими свойствами обладает разве что литий-титановая шпинель, самый стабильный, мощный и безопасный анодный материал, работающий в электротранспорте.
Картинка: схема натрий-ионного аккумулятора
«Изменение объема при зарядке-разрядке напрямую влияет на такой важный показатель, как потеря емкости со временем.
Чем меньше меняется объем материала, тем дольше он сможет стабильно работать. Множество соединений так и не нашли применение в аккумуляторах из-за значительного изменения в объеме»,— объясняет Олег Дрожжин.
Электрохимики получили материал, каркас которого может обратимо отдавать и внедрять до двух катионов натрия на одну элементарную ячейку, от состава VP2O7 до Na2VP2O7. Суммарная емкость такого циклирования — около 220 мАч/г, рекорд для подобных материалов. Ученые из МГУ планируют модифицировать электрохимические свойства соединения за счет изменения начальной степени окисления ванадия и частичного замещения его на другие катионы, в том числе и для снижения стоимости электродных материалов. Работа специалистов поддержана грантом Российского научного фонда.
Ученые нашли способ оптимизировать работу металл-ионных аккумуляторов
April 19, 2019 10:48am
Российские электрохимики усовершенствовали кинетическую модель переноса иона лития в литий-ионных аккумуляторах с различными электролитами.
Результаты работы помогут эффективно прогнозировать скорости реакций в альтернативных металл-ионных системах. Результаты исследования опубликованы в журнале Electrochimica Acta.
Стремительное развитие технологии литий-ионных аккумуляторов, появившейся в начале 90-ых годов XX века, произошло в связи с ростом популярности портативной электроники: мобильных телефонов, ноутбуков, планшетов и других гаджетов. Сейчас рынок источников энергии продолжает развиваться благодаря повсеместному внедрению электротранспорта, робототехники, систем хранения и распределения электроэнергии. Но дальнейшее быстрое развитие технологии литий-ионных аккумуляторов упирается в серьезную проблему — возможное исчерпание литиевых ресурсов при нынешнем уровне технологий добычи, а также высокой и непрерывно растущей стоимости сырья.
Альтернативные металл-ионные аккумуляторы (калий-ионные, натрий-ионные, магний-ионные) требуют оптимизации для того, чтобы достичь более высоких показателей емкости, плотности энергии и стабильности в циклическом режиме работы.
Такая оптимизация необходима для того, чтобы новые металл-ионные системы могли заменить дорогостоящие и не всегда безопасные литий-ионные аккумуляторы.
Чтобы оптимизировать работу электрохимической системы, необходимо понимать, как протекает реакция интеркаляции — внедрения иона из электролита в структуру электродного материала. Интеркаляция — многостадийный процесс, включающий в себя этапы переноса иона в растворе, десольватацию (потерю ионом сольватной оболочки из молекул растворителя), перенос иона через межфазную границу электролит/электрод, диффузию в структуре электродного материала. Наиболее медленная, лимитирующая стадия определяет скорость всего процесса.
Сотрудники химического факультета МГУ и Сколковского института науки и технологии под руководством научного сотрудника кафедры электрохимии химического факультета МГУ Виктории Никитиной модернизировали модель интеркаляции лития в катод и показали, что лимитирующая стадия зависит от природы электролита и его взаимодействия с поверхностью катодного материала.
Существующие кинетические модели предполагают протекание медленной стадии диффузии лития в материале, однако российские химики показали, что это не всегда так. Лимитирующими стадиями могут оказаться перенос иона из раствора в катодный материал и десольватация катиона.
Экспериментальные данные исследователи получали с помощью электрохимических методов — циклической вольтамперометрии, хроноамперометрии и спектроскопии импеданса в трехэлектродной электрохимической литиевой ячейке. Ученые проводили численное моделирование большого объема экспериментальных данных, чтобы определить ключевые кинетические параметры процесса.
Чтобы понять, в каких именно условиях возникают лимитирующие стадии различного типа, ученые проводили эксперименты в нескольких растворителях с сильно отличающимися сольватационными и адсорбционными свойствами. В литий-ионных аккумуляторах на поверхности анодных и катодных материалов в стандартных коммерческих электролитах происходит образование поверхностных слоев (SEI), которые блокируют электронный транспорт и предотвращают реакции окисления или восстановления электролита.
Такая блокировка позволяет повысить напряжение на аккумуляторе.
«Мы показали, что при образовании поверхностных слоев тормозится не только электронный транспорт, но и межфазный перенос ионов лития. Именно эта стадия оказывается наиболее медленной в карбонатных растворителях. В то же время в растворителях, где не образуются подобные поверхностные слои (вода, ацетонитрил), лимитирующими оказываются другие стадии — десольватации иона или его адсорбции на поверхности катодного материала», — пояснила Виктория Никитина.
Источник: indicator.ru
Литий Ион — обзор рынка – статьи компании Toyota Tsusho Tekhnika
Литий Ионные аккумуляторные батареи – выгоды, перспективы
LEAD IS DEAD?
Еще каких то 5 лет назад, трудно было представить, что многолетняя монополия свинцово-кислотных батарей столкнется со столь серьезной конкуренцией со стороны быстро набирающего популярность «Лития». Кто бы мог подумать, что станут постепенно уходить в прошлое такие термины как «зарядная комната» и «батарейщик»? Но так ли всё очевидно на рынке тяговых батарей? Давайте же познакомимся поближе с плюсами и минусами Li-Ion, а также попробуем оценить перспективы развития этой технологии на несколько лет вперёд.
«Литий-ионная батарея» — внезапно стало модной фразой в мире складской логистики. В отрасли, которая долгое время оставалась верной своим устоям, Li-Ion батареи сейчас являются символом всех инноваций, приходящих на склады и РЦ по всему миру.
Конечно, пока рано говорить о повсеместном применении «Лития». Переходить на новый тип АКБ готовы пока только достаточно состоятельные компании, с большим парком, с высокой интенсивностью работы техники и несколькими сменами в сутки.
Достоинства и недостатки литий-ионных батарей
С преимуществами «Лития», такими как производительность, экономия места на складе и экологичность – конечно, не поспоришь. Но есть и свои потенциальные недостатки. Если Вы задумались о переходе на литий-ионные батареи — обязательно обратите внимание на плюсы и минусы этого продукта.
Плюсы:
- Не надо обслуживать — литий-ионные аккумуляторы не требуют долива дистиллированной воды, как свинцово-кислотные аналоги, что почти исключает необходимость технического обслуживания
- Не нужна зарядная комната и специальный персонал – увеличивается полезная площадь склада и высвобождается время на долив воды и замену АКБ
-
Более мощные зар устройства — литий-ионные батареи заряжаются значительно быстрее, чем их свинцово-кислотные аналоги, восполнить заряд до 100% чаще всего возможно за 2…2. 5 часа.
- Возможны дробные заряды – из за отсутствия эффекта памяти, Li-Ion акб можно подзараяжать во время перерывов и простоев короткими сессиями, без риска сокращения срока службы.
- Увеличенный срок службы – литий-ионные батареи, как правило, служат вдвое дольше чем свинцово-кислотные.
5 часа.Минусы:
- Стоимость — литий-ионные батареи в среднем стоят в 3 раза больше, чем их свинцово-кислотные аналоги.
- Визуальный осмотр — несмотря на отсутствие требований к техническому обслуживанию, литий-ионные батареи всё же требуют периодической проверки клемм, кабелей, и т. д.
-
Утилизация — В то время как 99% свинцово-кислотных аккумуляторов перерабатываются, литий-ионные аналоги могут быть переработаны лишь на 5%. Свинцово-кислотные аккумуляторы дешевле утилизировать, чем литий-ионные, потому что большинство производителей учитывают затраты на переработку в цене продукта.
- Удорожание самой техники – для контроля за состоянием литиевой АКБ требуется более дорогой блок управления (BMS), что сказывается на стоимости оборудования
Перспективы рынка тяговых батарей до 2027 года
Объем мирового рынка аккумуляторных батарей для вилочных погрузчиков оценивался в 4,2 миллиарда долларов в 2019 году и, по прогнозам, достигнет 7,3 миллиарда долларов к 2027 году. При этом, в период с 2019 по 2027 год среднегодовой темп роста составит 6,94%.
По типу АКБ — мировой рынок подразделяется на свинцово-кислотные, литий-ионные (Li-ion) и другие. По сфере применения он разделен на склады, производство, строительство, розничные и оптовые магазины и другие. По регионам рынок делится на Северную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регионе и LAMEA (Латинская Америка, Ближний Восток и Африка).
Мировой рынок складского оборудования по типу аккумуляторов
По типу сегмент свинцово-кислотных аккумуляторов занимал самую большую долю на мировом рынке аккумуляторов для вилочных погрузчиков в 2019 году благодаря его широкому применению в большинстве отраслей конечного использования.
Свинцово-кислотные аккумуляторы чрезвычайно рентабельны и заслужили репутацию надежного источника энергии, который вызывает высокий спрос на них. Несмотря на растущую популярность литий-ионной технологии, сегмент свинцово-кислотных аккумуляторов является лидером на рынке, потому что эти аккумуляторы недорогие, ремонтопригодные и сами по себе являются противовесом для погрузчика. Совокупность вышеописанных качеств за долгие годы сформировала лояльность потребителей к кислотным АКБ, что способствовало их распространению во всем мире.
Мировой рынок складского оборудования по типу аккумуляторов
Мировой рынок аккумуляторов для вилочных погрузчиков, по областям применения
Самая высокая доля рынка в 2019 году с точки зрения области применения приходится на заводы и производственные компании. Промышленный сектор имеет, пожалуй, самый разнообразный набор погрузочно-разгрузочных работ, а также потребностей в погрузке и разгрузке.
В 2019 году на эту часть рынка приходилось около 30% от общемирового, и к концу прогнозируемого периода он, вероятно, останется крупнейшим.
Рынок батарей для складской техники по области применения
Выводы
Современные тенденции на рынке индустриального оборудования свидетельствуют о стремительном росте доли источников питания с литиевыми ячейками. Простота эксплуатации и ежегодное удешевление этой технологии будоражит воображение и заставляет всерьёз задуматься о рентабельности перевода складской техники на новый тип энергоносителей. Но прежде чем принять такое решение – крайне важно проанализировать логистические процессы, ежесуточную наработку в м\ч и особенности эксплуатации техники на Вашем складе. В этом Вам с радостью помогут наши эксперты отдела продаж.
китайские технологии и упущенное время / Offсянка
В минувшем году Россия и Китай подписали договор о создании в Новосибирской области первого в России производства литий-ионных батарей для электромобилей.
Участниками проекта стали госкорпорация «Роснано» и китайская компания Thunder Sky Group Limited, считающаяся одним из лидеров в серийном производстве батарей для электротранспорта и накопителей энергии. В Новосибирске уже начали строить завод, который будет оснащен четырьмя автоматизированными производственными линиями с более чем пятью сотнями рабочих мест.
Предполагается, что в дальнейшем китайские компоненты для производства батарей будут заменены российскими, и для реализации этого предположения стартовал второй проект «Роснано» — совместно с Институтом химии твердого тела и механохимии СО РАН и Новосибирским заводом химконцентратов. Нина Косова, научный руководитель этого проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии, рассказала нам о российских разработках и о том, почему пришлось приобретать китайские технологии.
Алла Аршинова: Нина Васильевна, давайте начнем с начала.
Расскажите, пожалуйста, об эволюции литий-ионных аккумуляторов.
Нина Косова: Первые перезаряжаемые аккумуляторы с литием были просто «литиевые». В качестве катода в них использовался кобальтат лития, а в качестве анода — металлический литий. Между катодом и анодом находится сепаратор, он не дает контактировать двум электродам. Сепаратор смачивается литий-ионным электролитом, и, когда мы подключаем это устройство к электрической сети, ионы лития переносятся от катода к аноду через электролит, а электроны — через внешнюю цепь. Когда начинается заряд, литий выходит из структуры кобальтата лития и встраивается в литиевый анод. Когда же положительный ион лития уходит, ионы кобальта окисляются и становятся четырехвалентными. Этот процесс называется деинтеркаляцией (или, проще говоря, экстракцией) лития. Когда мы зарядили аккумулятор и начали им пользоваться, стартует процесс разряда, и в этом случае реакция идет в обратную сторону: происходит встраивание лития в катодный материал, и это называется интеркаляцией (внедрением).
Сначала в литиевых аккумуляторах использовался литиевый анод, и это было не очень хорошо. Ведь литий — очень активный металл, и, если нарушается целостность такого аккумулятора, может случиться возгорание. К тому жеутилизация таких аккумуляторов достаточно сложна.
Поэтому несколькими годами позже от литиевого анода перешли к углеродному, на основе графита. Выбор в его пользу был сделан потому, что структура графита способна к внедрению и извлечению ионов лития.
Когда стали использовать углеродный анод, поменялось и название — от «литиевого» перешли к «литий-ионному» аккумулятору. Современные же устройства — это «литий-ион-полимерные». Откуда взялись «полимерные»? Использовать жидкие электролиты, содержащие соли лития, не очень удобно — так же, как и металлический литий. Вы, наверное, сами видели, как аккумуляторы иногда «протекали» и из них просачивался жидкий электролит? Так вот, чтобы этого не было, последний стали делать гелеобразным, полимерным. Поэтому сегодня вы чаще всего имеете дело именно с «литий-ион-полимерными» аккумуляторами, если, конечно, речь не идет о чем-то совсем дешевом и безымянном.
Алла Аршинова: Литий и его соединения — это дорогие материалы?
Нина Косова: В природе литий находится в виде солей. Самый крупный поставщик карбоната лития — Чили, но встречается он и в других странах Южной Америки. Второй источник сырья — озера, где концентрация ионов лития очень высока. Например, наш институт недавно нашел такие в Монголии. Также мы разработали процесс переработки литийсодержащих вод. Тем не менее все исходное сырье для литий-ионных аккумуляторов находится в дефиците. Люди быстро поняли, что за этим будущее и деньги. И те, кто сейчас имеет доступ к сырью, диктуют на него мировые цены.
Литий
Алла Аршинова: Автолюбители со стажем помнят, что аккумулятор — штука довольно капризная, и даже за ним приходится следить в оба. А насколько просты в обслуживании современные Li-ion аккумуляторы для электромобилей?
Нина Косова: Чем отличаются литий-ионные аккумуляторы от остальных? Тем, что вы можете начать заряд и разряд в любой момент, тогда как другой тип батарей это вывело бы из строя.
А еще литий-ионные аккумуляторы выдерживают большое количество циклов заряда-разряда и напряжение их гораздо выше.
Для электромобилей очень важно иметь высокомощные источники энергии, поэтому должны быть материалы, которые могли бы работать при больших напряжениях и при больших токах. Для того чтобы получить такие вещества, нужны материалы с высокой электронной и ионной проводимостью. И получать их нужно в наноразмерном состоянии.
Алла Аршинова: Если говорить об электромобилях, какая «химия» должна быть у таких аккумуляторов?
Нина Косова: Аккумулятор аккумулятору рознь. В батарее для телефонов и других небольших устройств можно использовать кобальтат лития. У него много плюсов, но он дороговат.
Электромобиль Dodge ZEO. От одной заряда батареи он сможет проехать чуть больше 400 километров
А есть аккумуляторы для более крупных беспроводных устройств. Здесь, конечно, выгодно использовать литий-железо-фосфат, ведь железо — самый распространенный в природе материал.
Литий-железо-фосфат хорош всем, но его очень сложно синтезировать и сделать высокопроводящим. Если в случае с литий-кобальтовыми аккумуляторами от идеи до серийных образцов прошло пять лет, то в случае с литий-железо-фосфатом времени пришлось потратить почти в два раза больше.
Но во всем мире стоит вопрос перехода от транспорта на бензине к электротранспорту. Поскольку для электротранспорта нужны крупногабаритные аккумуляторы, то и материалы для него должны быть дешевле. Так что для транспорта батареи будут делать на основе литий-железо-фосфата.
Первый завод по выпуску таких аккумуляторов был построен в Монреале, в канадском Квебеке. Нас возили туда на экскурсию и показали цех, где как раз испытывают готовые продукты. Их бросают, прокалывают, разогревают и смотрят, как они себя ведут. Ведут хорошо, за безопасность можно не переживать.
Алла Аршинова: Но ведь даже телефоны иногда взрываются…
Нина Косова: Это связано со структурной неустойчивостью кобальтата лития к высоким напряжениям.
За счет структурной неустойчивости происходит выделение кислорода, поэтому его нельзя заряжать выше 4,2 вольт. По этой причине в аккумулятор встраивают ограничители по напряжению. А литий-железо-фосфат более устойчив.
Алла Аршинова: Извините за несколько наивный вопрос, но технологии в области литий-железа-фосфата сложные? Нам по силам?
Нина Косова: Сложные, но многие компании их уже освоили. Цена на материал пока, правда, высокая, сравнимая с кобальтатом лития, но она будет падать. Для больших аккумуляторов важно еще и чтобы при нагревании не было побочных реакций с электролитом, приводящих к возгоранию. Литий-железо-фосфат — самый химически и структурно устойчивый катодный материал, он может выдерживать максимальное число циклов заряда-разряда. Когда научились получать это соединение в электрохимически-активном состоянии, забыли обо всем другом — настолько хорошо оно подходит для решения поставленных задач.
Алла Аршинова: Вообще, насколько сложны и затратны исследования в данной сфере?
Нина Косова: Они, скажем так, дорогостоящие.
Нужно очень много приборов, методов, это крайне наукоемкая область. Каждый материал может быть получен разными методами, причем каждый метод, в свою очередь, может оказывать влияние на свойства полученного материала.
Концепт Jeep Renegade оснащен литий-ионной батареей, питающей два электромотора мощностью 268 лошадиных сил. Правда, на одном заряде батареи автомобиль может проехать всего 64 километра, поэтому ему помогает 1,5-литровый дизельный двигатель Bluetec
Можно назвать три основные проблемы в работе с кобальтатом лития. Во-первых, этот материал, использующийся практически во всех мобильных телефонах, сам по себе довольно дорог. Просто потому, что кобальтовое сырье де-факто находится в руках одной компании (наша собеседница не стала уточнять ее название, но, по некоторым данным, речь идет о The Umicore Group. — прим. редакции). Во-вторых, он еще и крайне ядовит, что вызывает сложности при переработке. Третий большой недостаток в том, что при заряде-разряде аккумулятора мы получаем в свое распоряжение лишь половину теоретической емкости, а вторая половина этого дорогого материала не работает, лежит в качестве балласта.
Вот эти ограничения мы и стараемся обойти.
Алла Аршинова: А реально ли увеличить практическую емкость?
Нина Косова: Да, реально — например, путем поверхностного модифицирования. Но прирост будет невелик, процентов тридцать от силы. Поэтому сейчас ведутся исследования новых катодных материалов. Последние различаются, прежде всего, по структуре. Для процессов интеркаляции (мы уже упоминали этот термин), когда имеем дело с диффузией ионов лития, очень важно — по каким каналам эта диффузия происходит, какая кристаллическая структура у соединений?
Например, структура может быть слоистой. Она состоит из слоев, располагающихся друг под другом, и литий двигается в двумерных каналах. Это хороший вариант, но в нем есть неудобства: если в канале возникает дефект, то литий, дойдя до него, не может никуда повернуть. В результате емкость теряется.
Есть другие структуры. Например, шпинельные 3D-структуры, когда может осуществляться трехмерная диффузия лития.
Один из представителей таких катодных материалов — литий-марганцевая шпинель. И здесь диффузия может осуществляться уже в трех направлениях. Плюс еще и в том, что соединения марганца дешевле, а шпинель термически более устойчива.
Одно из основных требований к катодным материалам — хорошая электронно-ионная проводимость. Однако в последние годы также стали интенсивно изучать соединения, которые являются диэлектриками: у них удельная электронная и ионная проводимость ниже, чем 10-9 См/см.
Алла Аршинова: И как же они тогда работают?
Нина Косова: Оказалось, что получение таких материалов в наноразмерном состоянии и создание поверхностного высокопроводящего углеродного покрытия делает их вполне конкурентоспособными. Это стало громадным рывком в области литий-ионных аккумуляторов. Сейчас одним из наиболее перспективных материалов является литий- железо-фосфат, обладающий каркасной структурой. Именно отсюда, кстати, и появилось слово «нано» в этой области.
В результате создали композиционные материалы, где ядро — это литий-железо-фосфат, а оболочка — высокопроводящий углерод. Оказалось, когда размер частиц меньше ста нанометров, можно получить хорошее сцепление с поверхностью этих частиц, и материал, который вообще-то очень плохой проводник, начинает работать просто блестяще.
Алла Аршинова: А когда было открыто это свойство?
Нина Косова: В данной сфере все происходит очень быстро, и шаги от научной мысли до внедрения довольно короткие. Так, Джон Гудэнаф (John B. Goodenough) изобрел кобальтат лития в 1986 году, а уже в начале 90-х Sony начала производить аккумуляторы на его основе. Он же в 96 году получил литий-железо-фосфат, предложив использовать его в качестве катодного материала, и серийное производство началось в 2008-м. Получается, что за свои 12 лет исследований в этой области я пережила значительную часть истории развития литий-ионных аккумуляторов.
Джон Гудэнаф — человек, во многом определивший историю мобильных устройств, и сейчас, несмотря на преклонный возраст, творящий историю электромобилей
Алла Аршинова: Но вы же, наверное, не только следили за ходом истории, но и вносили свой вклад?
Нина Косова: Мы называемся Институт химии твердого тела и механохимии.
Основное направление деятельности — материаловедение с применением метода механической активации. Институт много лет конструирует высоконапряженные планетарные мельницы для обработки материалов. Понимаю, что это звучит устрашающе, поэтому постараюсь объяснить попроще.
Обычная шаровая мельница — это барабан, в котором находятся шары. Внутрь загружают материал, и, когда мельница начинает работать, он измельчается при помощи ударов шаров, но измельчение никогда не происходит до наноразмеров. Без которых, как мы уже знаем, не обойтись.
Наши мельницы устроены немного по-другому. Если в шаровых мельницах используется только одно механическое воздействие — удар, то в других конструкциях может действовать сдвиг. В планетарных мельницах одновременно осуществляются два воздействия: удар и сдвиг. Планетарными они называются потому, что барабаны вращаются как вокруг собственной оси, так и вокруг общей, подобно планетам в Солнечной системе. За счет этого достигаются большие энергии и реализуется более тонкое измельчение.
Мы наблюдаем два основных эффекта: измельчение и дефектообразование. Кристаллические соединения превращаются в аморфные, становятся наноразмерными и высокореакционными. Мы даже наблюдаем протекание процессов синтеза. В результате такой обработки иногда реализуются реакции, которые могут происходить только при нагревании, а мы их наблюдаем при комнатной температуре: пять минут проактивировали смесь реагентов и получили литий-марганцевую шпинель.
Алла Аршинова: Тут самое время спросить — как вам помогает «Роснано»?
Нина Косова: Сейчас «Роснано» реализует в Новосибирске два проекта, связанных с литий-ионными аккумуляторами. Первый — это строительство завода, которое заключается в копировании китайского аналога. Согласно договору, планируется выпуск аккумуляторов для электроавтобусов по китайской технологии и из китайских материалов, но только на территории Новосибирской области.
Гибридный автобус Foton Euro V hybrid, подарок Пекина Москве как городу-побратиму
Второй проект связан с производством литий-железа-фосфата по нашей механохимической технологии, и я его научный руководитель.
В нем есть три участника: ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» (НЗХК), ОАО «ТВЭЛ» и наш институт. НЗХК входит в состав ТВЭЛ, они делают оборудование для ядерных станций. Цель проекта заключается в создании технологии производства катодного материала, а затем использовании данного продукта вместо китайского по программе импортозамещения. Потому что планируется, что однажды аккумуляторный завод будет работать только на российских материалах.
Алла Аршинова: А свои инженерные решения у нас есть?
Нина Косова: Они-то есть. Но нет крупного производства литий-ионных аккумуляторов, только предприятия, пытающиеся его наладить.
Алла Аршинова: Какая «химия» будет применяться у нас?
Нина Косова: Это пока вопрос открытый. Китайские производители заявили, что используют в своих аккумуляторах железо-фосфат лития. Но до сих пор не предоставляют нам ни материалы, ни их состав.
Если с китайцами у нас что-то не сложится, то, в конце концов, Прохоров начал делать свой Ё-мобиль. Промышленники, выпускающие аккумуляторы, испытывают острую необходимость в новых материалах, а то, что они могут купить за рубежом, им продают дорого и плохого качества. Поэтому потребность в материалах для литий-ионных аккумуляторов в России громадная.
Батареи с литий-железо-фосфатом применяются даже в детских игрушках. Появятся ли аналоги с надписью «Сделано в России»?
Алла Аршинова: А есть ли альтернативы этому более-менее устоявшемуся типу батарей?
Нина Косова: Конечно. Сейчас разрабатываются новые виды аккумуляторов. Например, литий-серные и литий-воздушные аккумуляторы. В Америке они начали изучаться только в последние годы, но у них тратят на такие исследования миллиарды долларов.
Алла Аршинова: А сфера применения у них будет такая же?
Нина Косова: Предположительно, да.
Алла Аршинова: В целом как вы оцениваете идею производства литий-ионных аккумуляторов в нашей стране?
Нина Косова: Все страны работают в области литий-ионных аккумуляторов, кроме России. Я уже лет двенадцать езжу на международные конференции, и, как правило, если в ней участвует 700 человек со всего мира, нашу страну представляю я одна. Поэтому, это большое и важное дело для России. Получится, не получится — другой вопрос, но главное, что на международной арене уже прозвучало: Россия начала двигаться в этом направлении. Также это хорошо с точки зрения развития города, потому что появляются новые рабочие места и связанные с ними доходы. Это важно и для развития страны в целом, ведь посмотрите — наши военные, например, до сих пор используют устаревшие типы аккумуляторов на подводных лодках, в системах наведения, в космической отрасли.
Алла Аршинова: А с чем связано наше отставание? С банальной нехваткой средств?
Нина Косова: В эту область нужны серьезные вложения.
Хорошо, если бы у нас в Академгородке была создана лаборатория по литий-ионным аккумуляторам, оснащенная современным оборудованием. Нет, конечно, можно работать и без денег. На голом энтузиазме. Мы начали исследования с пустой комнаты и стула, а требовались очень дорогие исходные материалы, нужно было приобрести установки по циклированию, выпускающиеся только за рубежом… Никаких денег на это нам никто не давал, приходилось заключать хоздоговора по другой тематике и зарабатывать деньги, чтобы купить хоть что-то. Например, установки по циклированию нам сделали в качестве курсовых работ студенты НГТУ. Они хорошо потрудились, и установки получились мирового уровня. Но было потеряно время.
Та самая планетарная мельница из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН
Теперь мы догоняем мир. Когда в 1998 году на международной конференции по ионике твердого тела я впервые рассказала, что мы синтезируем наноразмерные катодные материалы, это было новым и необычным — до того момента все синтезировали только материалы микронных размеров.
Считалось, что если уйти в нано, будут нежелательные эффекты, связанные с побочными реакциями с электролитом. Но оказалось, что это не совсем так. Сейчас большинство докладов на конференциях по литий-ионным аккумуляторам посвящено наноматериалам. Мы действительно были пионерами в этой области. И если бы в тот момент получили финансовую поддержку, то и завод был бы построен на 10 лет раньше, и уж, наверное, Россия обошлась бы без китайских технологий…
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Состояние ионов лития в сульфостирольном катионите по данным ab initio квантово-химических расчетов | Солдатов
1. Миграция ионов лития в неводном полимерном электролите на основе Нафион: квантово-химическое моделирование / Т. С. Зюбина [и др.] // Журн. неорган. химии. — 2016. — Т. 61, № 12. — С. 1606-1614.
2.
Кулова, Т. Л. Проблемы низкотемпературных литий-ионных аккумуляторов / Т. Л. Кулова, А. М. Скундин // Электрохим. энергетика. — 2017. — Т. 17, № 2. — С. 61-88.
3. Люблинский, И. Е. Физико-химические основы использования лития в жидкометаллических системах термоядерного реактора / И. Е. Люблинский, А. В. Вертков, В. А. Евтихин // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. — 2007. — № 4. — С. 13-44.
4. Maemets, V. Effect of ions on the 17O and 1H NMR chemical shifts of water / V. Maemets, I. Koppel // J. Chem. Soc., Faraday transactions. — 1998. — Vol. 94, N 21. — P. 3261-3269. https://doi.org/10.1039/a805143g
5. X-ray and neutron scattering studies of the hydration structure of alkali ions in concentrated aqueous solutions /S. Ansell [et al.
] // Biophys. Chem. — 2006. — Vol. 124, N 3. — P. 171-179. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2006.04.018
6. Revelation of ion hydration in Raman scattering spectral bands of water / S. A. Burikov [et al.] // Laser Phys. — 2007. -Vol. 17, N 10. — P. 1255-1261. https://doi.org/10.1134/s1054660x0710012x
7. Воронцов, А. В. Сравнительный анализ состояний атомов лития и натрия в кластерах воды / А. В. Воронцов, Ю. В. Новаковская, Н. Ф. Степанов // Журн. физ. химии. — 2009. — Т. 83, № 7. — С. 1281-1292.
8. Зеленковский, В. М. Компьютерное моделирование структуры полимерных ионитов / В. М. Зеленковский. -Минск, 2012. — 327 с.
9. Huzinaga, S. Gaussian basis sets for molecular calculations / S.
Huzinaga, J. Andzelm, M. Klobukowski. — Amsterdam, 1984. — 434 p.
10. General atomic and molecular electronic structure system / M. W. Schmidt [et al.] // J. Comp. Chem. — 1993. — Vol. 14, N 11. — P. 1347-1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112
11. Soldatov, V. S. Hydration of ion exchangers: thermodynamics and quantum chemistry calculations. IV. The state of ions and water molecules in alkali forms of sulfostyrene resins / V. S. Soldatov, E. G. Kosandrovich, T. V. Bezyazychnaya // React. and Funct. Polym. — 2018. — Vol. 131. — P. 219-229. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2018.07.010
12. Goldshmidt, V. M. Geochemische verteilung sgesetze der elemente. Skrifter norske videnskaps / V. M. Goldshmidt // Mat-Naturv. Klasse. — 1926. — Vol. 7, N 2.
— P. 1-117.
13. Shoji, Morita. Theoretical studies on the Li+ ion hydration system by the molecular dynamics simulations with ab initio IMiC MO method / Shoji Morita, Shogo Sakai // Bul. Chem. Soc. Japan. — 2006. — Vol. 79, N 3. — P. 397-405. https://doi.org/10.1246/bcsj.79.397
14. A theoretical study of the hydration of Li+ by Monte Carlo simulations with refined ab initio based model potentials / M. L. San-Roman [et al.] // Theoretical Chemistry Accounts. — 2006. — Vol. 115, N 2-3. — P. 177-189. https://doi.org/10.1007/s00214-005-0053-5
15. The arrangement of first- and second-shell water molecules around metal ions: effects of charge and size / C. W. Bock [et al.] // Theoretical Chemistry Accounts. — 2006. — Vol. 115, N 2-3. — P. 100-112. https://doi.
org/10.1007/s00214-005-0056-2
Алюминиево-ионные аккумуляторы заряжаются в десять раз быстрее, чем аналогичные литий-ионные
Компания из Австралии под названием Graphene Manufacturing Group (GMG) объявила о некоторых интересных результатах тестирования алюминиево-ионных аккумуляторов. Этот новый тип аккумуляторной батареи может заряжаться в десять раз быстрее, чем существующие литий-ионные батареи. Несмотря на то, что зарядка происходит значительно быстрее, аккумулятор нового типа работает дольше и не требует системы охлаждения.
Компания тестировала прототипы алюминиево-ионных аккумуляторов с плоскими ячейками перед отправкой их партнерам-производителям и раскрыла некоторые показатели производительности. Батарея предлагает плотность мощности около 7000 Вт / кг, что является огромной мощностью, близкой к плотности мощности, обеспечиваемой ультраконденсаторами мощностью 12000-14000 Вт / кг.
Аккумулятор нового типа имеет плотность энергии 150–160 Вт · ч / кг, что составляет около 60 процентов энергии на единицу веса лучших литий-ионных аккумуляторов, доступных сегодня.
Эта спецификация означает, что эти батареи на первый взгляд не подходят для электромобилей. Чем выше плотность энергии, тем дальше электромобиль может проехать за одну зарядку. Хотя он может иметь меньшую плотность энергии по сравнению с литий-ионными батареями, у него есть значительное преимущество.
Батареи могут заряжаться очень быстро. GMG утверждает, что смартфон, работающий от алюминиево-ионного аккумулятора, может полностью зарядиться за одну-пять минут. Если бы в электромобиле использовались алюминиево-ионные аккумуляторы, это означало бы, что он проехал бы только около 60 процентов расстояния сопоставимого транспортного средства с литий-ионным аккумулятором, но его скорость зарядки может быть настолько высокой, что меньше диапазон движения t имеет значение.
Новая технология аккумуляторов также намного долговечнее литиевых аккумуляторов в жизненном цикле, с возможностью пройти 2000 циклов зарядки и разрядки без видимого ухудшения характеристик. Алюминиево-ионные батареи также очень безопасны, с очень низким потенциалом возгорания и более пригодны для вторичной переработки, чем литиевые батареи по окончании срока службы.
Возможно, ключевым преимуществом является то, что для алюминиево-ионной батареи не нужен литий, что может иметь большое значение, учитывая, что большая часть мировых поставок лития проходит через Китай.
Еще одна важная особенность — поскольку аккумуляторы не перегреваются, им не требуется охлаждающее оборудование. Систему охлаждения можно исключить из электромобиля и заменить на более крупную алюминиево-ионную аккумуляторную батарею, чтобы получить ту же плотность энергии, что и литий-ионная в том же автомобиле.
Движение ворот: новый литий-ионный стандарт — удивительные 60 долларов за кВтч | Стив Левин | Апрель 2021 г.
До Дня батареи Илона Маска плановая цель составляла 100 долларов за 1 кВт · ч
Tesla Roadster, 2009 г.Практически единственный коммерческий электромобиль, выставленный на продажу в то время. Фото Джо Рэдла / Getty Прошлым летом индустрия литий-ионных аккумуляторов, за которой так пристально наблюдали, наконец достигла цели долгожданной сверхрастяжимой цели — батарейного блока стоимостью 100 долларов за киловатт-час, что позволяет снизить стоимость электромобилей до этой отметки.
обычного горения. Но в сентябре генеральный директор Tesla Илон Маск провел «День батареи», на котором заявил, что для выхода на массовый рынок электромобилям нужна экстренная диета, и предложил план по снижению цен на батареи еще на 40%, примерно до 56 долларов за кВт · ч. .В марте Volkswagen, похоже, тоже пообещал батарею стоимостью около 60 долларов за киловатт-час.
Теперь министерство энергетики, которое обычно устанавливает стандарты для всей отрасли, также нацелено на 60 долларов за киловатт-час на уровне ячейки. Во вчерашнем интервью Дэйв Хауэлл, который руководит мощным Управлением транспортных технологий, сказал мне, что новая цель более точно соответствует общей стоимости трансмиссии внутреннего сгорания.
Новая федеральная цель, которая наступила всего через четыре месяца после того, как министерство энергетики объявило 80 долларов за киловатт-час на уровне пакета в рамках своего «Большого вызова по хранению энергии», по всей видимости, была обусловлена долей в земле Маском и VW.
Но, приняв свою общую агрессивную цель по сокращению затрат, правительство упорядочивает ее, делая задачу, которую в конечном итоге должны будут решить основные исследователи. Это также еще одна наглядная иллюстрация того, как далеко продвинулись литий-ионные батареи за десятилетие.
Если вы отметите 2009 год как начало глобальной гонки электромобилей и аккумуляторов — год, когда США, Китай и другие страны приняли электрифицированный транспорт как частичный выход из Великой рецессии, — для технологий был совершенно иной ландшафт: Стоимость литий-ионных аккумуляторов составляла около 1200 долларов за киловатт-час.Единственным коммерческим электромобилем был Tesla Roadster, базовая цена которого составляла 109 000 долларов. Интерес к батареям как к технологии был почти ограничен маргинальными любителями или другими эксцентричными душами.
Но Хауэлл и его небольшая команда в Министерстве энергетики выделили бюджет в несколько десятков миллионов долларов на финансирование исследований аккумуляторов и транспортных средств, намеревались снизить затраты на аккумуляторы и помочь создать индустрию коммерческих электромобилей в США.
Я нашел презентацию 2011 года, которую Хауэлл представил на Annual Merit Review, ежегодном мероприятии, на котором получатели федерального финансирования батарей защищают свою работу.В нем он устанавливает целевую цену на аккумуляторы на 2012 год на уровне 500 долларов за киловатт-час, снижение на 50% и 300 долларов к 2014 году. Конечная цель, без указания года, составляла от 100 до 150 долларов, что, по мнению Хауэлла и его команды, было бы в пределах досягаемости. горения. По данным BloombergNEF, исследовательского центра экологически чистой энергии, средние отраслевые затраты превысили 500 долларов / кВтч где-то в период с 2014 по 2015 год и 300 долларов в период с 2015 по 2016 годы. Самые передовые производители аккумуляторов, такие как Panasonic (производящие для Tesla) и Предполагается, что китайский CATL в прошлом году на уровне соты достиг 100 долларов за киловатт-час.
Именно наличные деньги Хауэлла дали ему право делать такие заявления. Поскольку разработка аккумуляторов продвигается так медленно, инвесторы вкладывают сравнительно мало в несколько смелых стартапов, поэтому Хауэлл более или менее добивался успеха в США (в этом году у него есть 400 миллионов долларов для финансирования).
Его влияние также пересекло океан, поскольку исследователи из других стран сами искали гранты и также следовали примеру США.
Джефф Чемберлен, генеральный директор Volta Energy Technologies, венчурного фонда аккумуляторов, который ранее руководил отделом аккумуляторов в Аргоннской национальной лаборатории, рассказал мне о поездке в Японию в поисках совета относительно нового центра исследований аккумуляторов, который он собирался возглавить.Японцы были чрезвычайно любезны, до такой степени, что за обедом и саке Чемберлен наконец спросил своих хозяев, почему они так великодушны. «После некоторой шутки этот парень сказал:« Каждый раз, когда вы в США, спонсируемый [Министерством энергетики], наращиваете свою деятельность и расширяете горизонты своих исследований, я могу получить больше грантового капитала от правительства Японии. , — сказал Чемберлен.
Попутно Хауэлл предположил, что были значительные моменты сомнения. Командам, работающим над кремниевыми анодами и катодами NMC, было приказано прекратить то, что они делали, и посвятить все свое внимание решению конкретных экзистенциальных проблем с их материалом.
«Мы дошли до того, что увидели, что эти системы не работают», — сказал Хауэлл. «Мы решили:« Давай отступим. Пусть над этим подумают исследователи. Может быть, у нас появятся другие идеи ».
Ключевым моментом, по его словам, было достижение 200 долларов за киловатт-час, что, по данным BNEF, было примерно в 2018 году. Это заставило отрасль понять, что стремления превращаются в реальность, и Кремниевая долина , Уолл-стрит и компании начали вкладывать деньги в инвестиции. Недавно стало ясно, что вся отрасль сделала гигантский шаг вперед, сделав паритет цен с обычными автомобилями к середине десятилетия возможным.
Но когда это было понято, промышленность думала, что это 100 долларов за киловатт-час. Теперь кажется, что отрасль пересмотрела и решила, что если вы планируете продать миллионы автомобилей рядовым автомобилистам, вам нужно стать еще ниже. По словам Хауэлла, при достижении 60 долларов за киловатт-час общая стоимость владения электромобилем составит 26 центов за милю. Сгорание составляет 27 центов.
Хауэлл сказал мне, что, когда они установили цель в 100 долларов за киловатт-час, «мы не знали, как мы собираемся это сделать. Мы чесали в затылке.«Мы действительно сможем достичь этого?» Но мы знали, что вы можете приблизиться, и это то, что вам нужно, чтобы начать коммерциализацию этой технологии ».
Я спросил его, удивлен ли он, что отрасль близка к цели. «Я удивлен. Не то чтобы мы не могли сделать 100 долларов. Но время ускорилось », — сказал он. «Вы видите ускорение прогресса. Это не только рыночный толчок, но и рыночный толчок. Увеличивается объем частных инвестиций, что помогает нам сосредоточить наши ресурсы на фундаментальных проблемах.Если вам удастся решить проблему, вы поймете, что для этой технологии есть место. Это мотивирует исследования и разработки ».
Литий-ионная батарея — обзор
Литий-ионные батареи (LIB)
Литий-ионные батареи — это перезаряжаемые батареи, в которых используется неводный электролит (Yoshizawa, 2009), которые начали продаваться в начале 1990-х годов. Литий-ионный элемент состоит из четырех компонентов: анода, катода, сепаратора и неводного электролита. Во время процесса зарядки ионы лития перемещаются от катода через электролит к аноду, а затем возвращаются во время разряда (Zubi et al ., 2018). Литий-ионные аккумуляторные элементы производятся пакетными или цилиндрическими элементами. В первой конфигурации катод, анод и сепаратор заключены в ламинатную пленку. Во втором — слои прокатываются и запаиваются в металлическую тару.
Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой удельной мощностью, длительным сроком службы, низким саморазрядом, низкими затратами на техническое обслуживание и низким воздействием на окружающую среду. Однако литий обладает высокой реакционной способностью, поэтому существуют технические ограничения, связанные с безопасностью строительных батарей (Таблица 2).
Таблица 2. Литий-ионный аккумулятор
| Преимущества | Недостатки | Ссылки |
|---|---|---|
| Высокая энергоэффективность | Относительно дорого | (Zubi et al . , 2018) |
| Хороший срок службы | Проблема безопасности | (Yoshio et al ., 2009) |
| Высокая удельная мощность | Слабое восстановление | (Yoshizawa, 2009) |
| Высокая надежность | Номинальная 3-часовая зарядка | |
| Хорошая высокоскоростная способность | ||
| Разумная скорость саморазряда |
Согласно Wen et al .(2012) проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов обычно вызваны следующими химическими параметрами: высокое напряжение (HV) (перезаряд), высокая температура (HT) (тепловой разгон), высокое давление (HP) (образование газа) и высокое напряжение. ток (HC) (дендритное литиевое короткое замыкание). Было разработано несколько методов и методов для решения проблем безопасности LIB, контролирующих внутреннее напряжение (V), температуру (T), давление (P) и ток (I).
Также можно изучить материалы для решения вопросов безопасности.Недавний ключевой прогресс в разработке материалов для повышения безопасности LIB был представлен в Liu et al . (2018a). Некоторые оптимизации могут быть достигнуты в отношении существующих материалов анода и катода из-за ограниченной электропроводности, медленного переноса лития, растворения или других неблагоприятных взаимодействий с электролитом, низкой термической стабильности, большого объемного расширения и механической хрупкости (Nitta et al . , 2015). Для достижения энергетической устойчивости в глобальном масштабе (Zubi et al ., 2018). Литий-ионные батареи могут быть разработаны для: (1) уменьшения удельного углеродного следа в энергетическом секторе; (2) минимизировать зависимость от кобальта; (3) разработать соответствующие процессы переработки (Zeng et al ., 2014). Области исследований литий-ионных аккумуляторов сосредоточены на разработке новых электродных материалов для улучшения характеристик с точки зрения стоимости производства, плотности энергии, удельной мощности, срока службы и безопасности (Nitta et al .
, 2015). Имеющиеся в продаже литий-ионные батареи: оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-марганца (LMO), фосфат лития-железа (LFP), литий-никель-кобальт-оксид алюминия (NCA) и оксид литий-никель-марганца-кобальта (NMC) (Blomgren, 2016 ).Все они производятся с использованием графита в качестве анодного материала, тогда как катод варьируется в зависимости от типа батареи: LCO изготовлен из LiCoO 2 , LMO из LiMn 2 O 4 катод, LFP из LiFePO 4 , NCA из LiNiCoAlO 2 и NMC из LiNiMnCoO 2 . Аккумуляторы LCO и NCA в настоящее время являются наиболее технологически развитыми. Основным недостатком эксплуатации батареи LCO является ее низкая внутренняя безопасность из-за низкой термической стабильности оксида кобальта.LMO и LFP более безопасны, чем другие батареи. LFP и NMC имеют более длительный жизненный цикл и более низкую плотность энергии, в то время как батареи NCA имеют выдающуюся доступность удельной энергии и производительность. Оксид лития-кобальта (LCO) находит применение в портативной электронике меньшего размера, а оксид лития-марганца (LMO) — в приложениях с более высокой мощностью, таких как электроинструменты и электродвигатели. Литий-никель-кобальт-оксид алюминия (NCA) широко применяется в электронике. Литий-никель-марганец-кобальт оксид (NMC) применяется в портативных и мощных устройствах, включая электроинструменты и электромобили.Литий-фосфат железа (LFP) в основном используется в мощных источниках энергии, таких как электроинструменты и накопители энергии (Blomgren, 2016). Литий-ионные батареи широко используются в портативных электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки (Yoshizawa, 2009). Литий-ионные батареи также нашли применение в гибридных и электрических транспортных средствах (Lu et al ., 2013). В последнем типе ключевой характеристикой является оптимальный контроль заряда / разряда аккумулятора. Должна предоставляться точная информация о состоянии заряда (SOC) и состоянии здоровья (SOH) батареи, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу батареи.
Кроме того, температура окружающей среды является ключевым фактором, влияющим на точность оценки SOC (Xing et al ., 2014). Методы машинного обучения, включая искусственные нейронные сети, модели на основе нечеткой логики и опорные векторные машины, все чаще используются в литературе для оценки состояния заряда литий-ионных аккумуляторов (Charkhgard and Farrokhi, 2010; Chen et al ., 2012).
Частые вопросы по литий-ионным батареям | Уменьшение, повторное использование, переработка
На этой странице:
Как следует утилизировать литий-ионные батареи?
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы и устройства, содержащие эти аккумуляторы, не следует выбрасывать в бытовой мусор или в мусорные баки.Они могут вызвать возгорание во время транспортировки, а также на свалках и переработчиках. Вместо этого литий-ионные аккумуляторы следует сдавать в отдельные пункты переработки или сбора опасных бытовых отходов. Выход
Начало страницы
Что мне делать, чтобы аккумуляторы можно было безопасно сдать на предприятие по переработке?
Чтобы предотвратить возгорание, которое может произойти при контакте аккумуляторов друг с другом или с другими металлами, EPA рекомендует заклеить клеммы аккумулятора (или соединения) непроводящей лентой.
Изолента предпочтительна, но подойдут все клейкие ленты, не сделанные из металлического материала. В качестве альтернативы, размещение каждой батареи в отдельном пластиковом пакете также изолирует клеммы.
Начало страницы
Как я могу определить, в каких продуктах есть литий-ионные аккумуляторы?
Батарея или устройство может указывать свой химический состав на корпусе батареи, в инструкциях по эксплуатации или на маркировке продукта. Также могут быть символы или значки, обозначающие химический состав, или символ стрелки с надписью «Li-ion» под ним.
Начало страницы
Почему литий-ионные аккумуляторы нельзя выбрасывать в муниципальную или бытовую мусорную корзину?
Когда литий-ионные аккумуляторы или устройства, которые их содержат, ошибочно помещены в муниципальную мусорную корзину, они попадут в муниципальный пункт утилизации (MRF), который обычно оборудован для переработки только бытовой бумаги, пластика, металла и стекла. В этом случае батареи могут быть повреждены или раздавлены во время обработки и могут стать причиной возгорания.
Важно отметить, что символ преследующей стрелки (т. Е. Три стрелки, образующие треугольник) на литий-ионных аккумуляторах означает, что вы можете утилизировать эти аккумуляторы на специализированных предприятиях по переработке аккумуляторов; это НЕ означает, что литий-ионные аккумуляторы можно выбрасывать в муниципальную или бытовую мусорную корзину.
Начало страницы
Почему переработка литий-ионных аккумуляторов так важна?
Повторное использование и переработка литий-ионных аккумуляторов помогает сберечь природные ресурсы за счет снижения потребности в первичных материалах и уменьшения энергии и загрязнения окружающей среды, связанных с производством новых продуктов.Литий-ионные батареи содержат некоторые материалы, такие как кобальт и литий, которые считаются критически важными минералами и требуют энергии для добычи и производства. Когда аккумулятор выбрасывается, мы полностью теряем эти ресурсы — их невозможно восстановить. Утилизация батарей позволяет избежать загрязнения воздуха и воды, а также выбросов парниковых газов.
Это также предотвращает отправку аккумуляторов на объекты, которые не оборудованы для безопасного обращения с ними и где они могут стать пожароопасными. Вы можете уменьшить воздействие на окружающую среду электроники, которая питается от литий-ионных аккумуляторов, по истечении срока их полезного использования за счет повторного использования, безвозмездной передачи и утилизации продуктов, в которых они содержатся.
Начало страницы
Какие материалы используются в литий-ионных аккумуляторах?
Материальный состав или «химический состав» батареи адаптирован к ее предполагаемому использованию. Литий-ионные аккумуляторы используются во многих различных приложениях и в самых разных условиях окружающей среды. Некоторые батареи предназначены для обеспечения небольшого количества энергии в течение длительного времени, например, для работы с мобильным телефоном, в то время как другие должны обеспечивать большее количество энергии в течение более короткого периода времени, например, в электроинструменте.
Химический состав литий-ионных аккумуляторов также может быть адаптирован для максимального увеличения циклов зарядки аккумулятора или для работы в условиях сильной жары или холода.Кроме того, технологические инновации также приводят к использованию с течением времени нового химического состава батарей. Батареи обычно содержат такие материалы, как литий, кобальт, никель, марганец и титан, а также графит и легковоспламеняющийся электролит. Тем не менее, всегда ведутся исследования по разработке литий-ионных аккумуляторов, которые менее опасны или соответствуют требованиям для новых приложений.
Начало страницы
Какие материалы используют специализированные переработчики аккумуляторов для литий-ионных аккумуляторов?
Сегодня литий-ионные батареи изготавливаются из таких минералов, как литий, кобальт, никель и марганец.В настоящее время часто извлекают кобальт, марганец и никель. Литий также можно регенерировать, но для повторного использования его часто необходимо подвергнуть дальнейшей обработке.
Начало страницы
Каковы требования к хранению без литий-ионных аккумуляторов?
Литий-ионные аккумуляторы лучше всего хранить при комнатной температуре. Их не нужно ставить в холодильник. Избегайте длительных периодов экстремально низких или высоких температур (например, приборной панели автомобиля под прямыми солнечными лучами). Длительное воздействие этих температур может привести к повреждению аккумулятора.
Начало страницы
У моего компьютера вздулась батарея — что мне с ней делать?
Иногда аккумулятор внутри продукта набухает. Вздутие указывает на повреждение аккумулятора и потенциальную опасность возгорания. Оцените свою ситуацию и, если не существует непосредственной угрозы возгорания, обратитесь к производителю продукта, розничному продавцу, у которого он был приобретен, или (в зависимости от того, являетесь ли вы предприятием или домашним хозяйством) вашим государственным агентством по утилизации отходов или местным Программа обращения с опасными бытовыми отходами для руководства по надлежащему обращению.
Храните аккумулятор или устройство в безопасном месте до тех пор, пока не будет определен правильный вариант утилизации. Это может быть ведро, полное огнетушащего вещества, такого как песок или наполнитель для кошачьего туалета, или в другом месте, вдали от легковоспламеняющихся материалов. Если вы считаете, что у вас неминуемая опасность пожара, вам, возможно, придется позвонить по номеру 911.
Начало страницы
Подержанные литий-ионные батареи | Уменьшение, повторное использование, переработка
Литий-ионные аккумуляторы и устройства, содержащие эти аккумуляторы, НЕ следует выбрасывать в бытовой мусор или в мусорные баки.
Литий-ионные батареи СЛЕДУЕТ сдать на отдельные пункты переработки или сбора опасных бытовых отходов. Выход
Во избежание возгорания заклейте клеммы аккумуляторных батарей и / или поместите литий-ионные аккумуляторы в отдельные пластиковые пакеты.
На этой странице:
Общая информация
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы используются во многих продуктах, таких как электроника, игрушки, беспроводные наушники, портативные электроинструменты, малая и крупная бытовая техника, электромобили и системы хранения электроэнергии. При неправильном обращении в конце срока их полезного использования они могут нанести вред здоровью человека или окружающей среде.
Повышенный спрос на литий-ионные батареи на рынке в значительной степени объясняется высокой «плотностью энергии» этого химического состава батарей. «Плотность энергии» означает количество энергии, которое система хранит в определенном пространстве. Литиевые батареи могут быть меньше и легче других типов батарей, сохраняя при этом такое же количество энергии. Эта миниатюризация позволила быстро увеличить потребительское использование портативных и беспроводных продуктов меньшего размера.
Начало страницы
Информация для потребителей
Существует два типа литиевых батарей, которые используются потребителями в США и с которыми необходимо работать по окончании срока службы: одноразовые неперезаряжаемые литий-металлические батареи и перезаряжаемые литий-полимерные элементы (литий-ионные, литий-полимерные). ионные ячейки).
Щелкните изображение, чтобы увеличить его. Литий-ионные батареи сделаны из таких материалов, как кобальт, графит и литий, которые считаются важными минералами. Критические полезные ископаемые — это сырье, которое экономически и стратегически важно для США.S., имеют высокий риск нарушения их снабжения и для которых нет легких заменителей. Когда эти батареи выбрасываются в мусор, мы полностью теряем эти критически важные ресурсы. Для получения дополнительной информации о важнейших минералах посетите веб-сайт Геологической службы США.
Кроме того, если аккумулятор или электронное устройство, содержащее аккумулятор, выбрасывать в мусорное ведро или помещать в муниципальный мусорный бак вместе с бытовыми вторсырьями, такими как пластик, бумага или стекло, они могут быть повреждены или раздавлены во время транспортировки или обработки и сортировки. оборудование, создающее пожарную опасность.
Поэтому литий-ионные аккумуляторы или аккумуляторы, содержащиеся в электронных устройствах, следует утилизировать на сертифицированных предприятиях по переработке аккумуляторной электроники, которые принимают аккумуляторы, а не выбрасывать их в мусор или выбрасывать в муниципальные мусорные баки.
| Одноразовые неперезаряжаемые батареи |
| |
|---|---|---|
| Перезаряжаемые литий-полимерные элементы (Li-ion, Li-ion) |
|
Утилизация литий-ионных батарей для потребителей
Рекомендация EPA: найдите место для переработки литий-ионных аккумуляторов и продуктов, содержащих литий-ионные аккумуляторы, используя одну из предлагаемых ссылок; не выбрасывайте их в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.
Литий-ионные аккумуляторы в электронике: Отправьте электронные устройства, содержащие литий-ионные аккумуляторы, сертифицированным переработчикам электроники, участвующим розничным продавцам и перерабатывающим компаниям в службах возврата электроники или обратитесь в местную программу сбора твердых или опасных бытовых отходов для получения дополнительных вариантов.
Литий-ионные аккумуляторы, которые легко отделяются от продукта (например, электроинструменты): Найдите ближайший к вам пункт утилизации Выход, чтобы правильно утилизировать литий-ионные аккумуляторы. Отправляйте отдельные аккумуляторы специализированным предприятиям по переработке аккумуляторов или розничным продавцам, которые участвуют в услугах по возврату, или обратитесь в местную программу по твердым отходам или бытовым опасным отходам для получения дополнительных вариантов.
Два ресурса для поиска переработчика — это база данных Earth 911 Exit и Call2RecycleExit.
Меры предосторожности при обращении: Поместите каждую батарею или устройство, содержащее батарею, в отдельный пластиковый пакет. Оберните токонепроводящую ленту (например, изоленту) на клеммах аккумулятора. В случае повреждения литий-ионного аккумулятора обратитесь к производителю аккумулятора или устройства за конкретной информацией по обращению. Даже использованные батареи могут иметь достаточно энергии, чтобы нанести травму или вызвать возгорание. Не все батареи могут быть извлечены или обслужены пользователем. Соблюдайте маркировку аккумулятора и продукта относительно безопасности и использования.
Утилизация литий-ионных аккумуляторов среднего и крупного размера
Рекомендация EPA: Свяжитесь с производителем, автомобильным дилером или компанией, которая установила литий-ионную батарею, для получения информации о возможностях управления; не выбрасывайте его в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.
Из-за размера и сложности этих аккумуляторных систем, средние и крупные литий-ионные аккумуляторы не могут быть удалены потребителем. См. Инструкции производителя, а также предупреждения и инструкции по технике безопасности.
- Автомобиль: обратитесь к автомобильному дилеру, в магазин или на ремонтную мастерскую, где был приобретен аккумулятор.
- Накопитель энергии: обратитесь к производителю оборудования для аккумулирования энергии или компании, установившей аккумулятор.
«Избегайте искры. Будьте осторожны с аккумулятором ». Кампания
В связи с участившимися пожарами на предприятиях по переработке и утилизации отходов по всей стране отраслевые группы совместно разработали «Избегайте искры». Будьте осторожны с аккумулятором.Кампания . Эта кампания направлена на ознакомление американского потребителя с безопасностью использования батарей и правильным обращением с использованными литий-ионными батареями. Главный посыл кампании заключается в том, что батареи можно и нужно утилизировать, когда срок их службы истечет.
Для получения дополнительной информации перейдите на сайт Call2Recycle Exit.
Кампания «Поставь галочку» Министерства транспорта (DOT)
Кампания DOT «Check the Box» — это кампания по информированию общественности, направленная на предотвращение серьезных инцидентов за счет повышения осведомленности населения о предметах повседневного пользования, которые считаются опасными при транспортировке, в том числе о батареях, которые упаковываются и отправляются на переработку или утилизацию.Перед отправкой на переработку или утилизацию батареи должны быть правильно идентифицированы, упакованы и промаркированы с помощью маркировки на упаковке. Для получения дополнительной информации перейдите в кампанию DOT’s Check the Box и посмотрите видео кампании Exit.
Начало страницы
Информация для бизнеса
Некоторые литий-ионные батареи могут соответствовать определению опасных отходов в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), если они демонстрируют такие характеристики опасных отходов, как воспламеняемость, реактивность или токсичность при утилизации.
Лица, производящие отходы, которые определены как опасные в соответствии с RCRA, называются «производителями опасных отходов». Эти правила не применяются к домашним хозяйствам, поскольку в соответствии с RCRA опасные отходы, выбрасываемые домашними хозяйствами, обычно не подпадают под действие правил обращения с опасными отходами. Напротив, коммерческие предприятия несут ответственность за определение того, являются ли производимые ими отходы опасными, включая литий-ионные батареи по окончании срока их службы.
Литий-ионные батареи с разным химическим составом могут выглядеть почти одинаковыми, но при этом иметь разные свойства.Кроме того, некоторые утилизированные литий-ионные батареи с большей вероятностью будут иметь опасные свойства, если они содержат значительный заряд, однако такие батареи могут показаться пользователю полностью разряженными. По этим причинам генератору может быть сложно определить, какие из его отработавших литий-ионных аккумуляторов считаются опасными при утилизации.
Поэтому в случае неопределенности EPA рекомендует компаниям рассмотреть возможность обращения с литий-ионными аккумуляторами в соответствии с федеральными правилами «универсальных отходов» в Разделе 40 Свода федеральных правил (CFR), часть 273.
Правила универсальных отходов обеспечивают упрощенный набор требований к производителям определенных типов обычных опасных отходов (например, люминесцентных ламп, содержащих ртуть, батарей) из самых разных коммерческих предприятий. Требования различаются в зависимости от того, накапливаете ли вы за один раз меньше или больше 5000 кг общих универсальных отходов, но они включают инструкции о том, как обращаться с отходами, как маркировать контейнеры, как долго отходы могут накапливаться на месте и куда могут быть отправлены отходы, среди прочего.Правила универсальных отходов не требуют отправки с использованием декларации об опасных отходах, но требуют, чтобы отходы отправлялись на разрешенный объект по удалению опасных отходов или в переработчик.
EPA рекомендует предприятиям проконсультироваться с государственными агентствами по твердым и опасным отходам для получения дополнительной информации о применимых правилах, касающихся универсальных отходов.
Дополнительным соображением, особенно для малых предприятий или предприятий, производящих небольшие количества опасных отходов в месяц, являются правила RCRA «Генераторы очень малых количеств» (VSQG).Литий-ионные аккумуляторы, выбрасываемые предприятиями, которые производят менее 100 кг (220 фунтов) опасных отходов в месяц, считаются отходами генератора с очень небольшим количеством и могут подлежать уменьшенным требованиям к опасным отходам. Перед тем, как использовать освобождение от VSQG, сверьтесь с программой государственного регулирования, так как они могут иметь другие требования. Хотя EPA рекомендует утилизировать все батареи в соответствии со стандартами универсальных отходов, лица, собирающие или хранящие использованные литий-ионные батареи в домашних хозяйствах или в VSQG для целей любого исключения, должны хранить их отдельно от других собранных литий-ионных аккумуляторов, на которые распространяются более высокие требования.
строгие требования.В противном случае они рискуют подвергнуть всю смешанную коллекцию более строгим требованиям (например, упрощенным требованиям к универсальным отходам или стандартным правилам образования опасных отходов).
Начало страницы
Информация для рабочих
Управление по охране труда и здоровья Министерства труда (OSHA) выпустило информационный бюллетень по безопасности и охране здоровья: Предотвращение травм от пожара и / или взрыва от небольших и переносных устройств с питанием от литиевых батарей .Бюллетень носит рекомендательный характер, информационный по содержанию и предназначен для обучения работников и помощи работодателям в обеспечении безопасных и здоровых условий труда.
Начало страницы
Информация для перевозчиков
Правила обращения с опасными материалами Департамента транспорта (DOT)
Литиевые батареиявляются опасными материалами и подпадают под действие Положений об опасных материалах Министерства транспорта (HMR; 49 CFR, части 171–180). Сюда входят требования к упаковке и стандартным сообщениям об опасности (например,g., маркировка, этикетки, отгрузочные документы, информация о действиях в чрезвычайных ситуациях) и требования к обучению сотрудников. Требования к информированию об опасности содержатся в части 172 HMR, а требования, специфичные для литиевых батарей, — в разделе 173.185 49 CFR.
Начало страницы
Дополнительные ресурсы
веб-семинаров, спонсируемых Агентством по охране окружающей среды, по проблемам, с которыми компании по переработке электроники и предприятиям по рекуперации материалов (MRF) сталкиваются из-за литий-ионных батарей:
Начало страницы
Ухудшение работы литий-ионного аккумулятора: что нужно знать
Распространение литий-ионных батарей от бытовой электроники до крупномасштабных приложений для транспорта и хранения энергии сделало понимание многих механизмов, ответственных за деградацию батарей, все более важным.Литература по этой сложной теме значительно выросла; эта перспектива направлена на то, чтобы изложить текущие знания в сжатой форме, в качестве справочного материала и руководства для понимания деградации батареи. В отличие от других обзоров, в этой работе подчеркивается взаимосвязь между различными механизмами и различными физическими и химическими подходами, используемыми для запуска, идентификации и мониторинга различных механизмов, а также различных вычислительных моделей, которые пытаются моделировать эти взаимодействия. Ухудшение подразделяется на три уровня: сами фактические механизмы, наблюдаемые последствия на уровне соты, называемые режимами, и рабочие эффекты, такие как затухание емкости или мощности.Было обнаружено пять основных и тринадцать вторичных механизмов, которые обычно считаются причиной деградации во время нормальной работы, и все они вызывают пять наблюдаемых режимов. Блок-схема иллюстрирует различные контуры обратной связи, которые связывают различные формы деградации, в то время как таблица представлена для выделения экспериментальных условий, которые с наибольшей вероятностью запускают определенные механизмы деградации. Вместе они представляют собой мощное руководство по разработке экспериментов или моделей для исследования деградации батарей.
Эта статья в открытом доступе
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?Размышление о химии катода литий-ионных аккумуляторов
Арманд, М. и Тараскон, Дж. М. Создание более совершенных аккумуляторов. Nature 451 , 652–657 (2008).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Manthiram, A. Взгляд на технологию литий-ионных батарей. САУ Cent. Sci. 3 , 1063–1069 (2017).
Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Гуденаф, Дж. Б. и Парк, К.-С. Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспектива. J. Am. Chem. Soc. 135 , 1167–1176 (2013).
Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Уиттингем М.С. и Джейкобсон А.Дж. Intercalation Chemistry (Academic Press, New York, 1982).
Google Scholar
Аронсон, С., Сальцано, Ф. Дж. И Беллафиоре, Д. Термодинамические свойства пластинчатых соединений калий-графит на основе измерений ЭДС в твердом состоянии. J. Chem. Phys. 49 , 434–439 (1968).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Gamble, F. R. et al. Интеркаляционные комплексы оснований Льюиса и слоистых сульфидов: большой класс новых сверхпроводников. Наука 174 , 493–497 (1971).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Томпсон, А.З. Электрон-электронное рассеяние в TiS 2 . Phys. Rev. Lett. 35 , 1786–1789 (1975).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Уиттингем М.С. Накопление электрической энергии и химия интеркаляции. Наука 192 , 1126–1127 (1976).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Кох В.Р. Состояние вторичного литиевого электрода. J. Источники энергии 6 , 357–370 (1981).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Брандт К. Историческое развитие вторичных литиевых батарей. Твердотельный ион. 69 , 173–183 (1994).
Артикул CAS Google Scholar
Гуденаф, Дж.Б. Оксиды металлов. Прог. Solid State Chem. 5 , 145–399 (1971).
Артикул CAS Google Scholar
Мидзусима, К., Джонс, П. К., Уайзман, П. Дж. И Гуденаф, Дж. Б. Ли x CoO 2 (0
Артикул CAS Google Scholar
Nishizawa, M., Yamamura, S., Itoh, T. & Uchida, I. Необратимое изменение проводимости Li 1 – x CoO 2 при электрохимическом введении / извлечении лития, желательно для аккумуляторных батарей. Chem. Связь . 1631 (1998).
Chebiam, RV, Prado, F. & Manthiram, A. Мягкий химический синтез и характеристика слоистого Li 1 − x Ni 1 − y Co y O 2 − δ (0 ≤ x ≤ 1 и 0 ≤ y ≤ 1). Chem.Матер. 13 , 2951–2957 (2001).
Артикул CAS Google Scholar
Чебиам Р. В., Каннан А. М., Прадо Ф. и Мантирам А. Сравнение химической стабильности катодов с высокой плотностью энергии литий-ионных аккумуляторов. Electrochem. Commun. 3 , 624–627 (2001).
Артикул CAS Google Scholar
Венкатраман, С., Шин, Ю. и Мантирам, А. Фазовые отношения, структурная и химическая стабильность заряженного Li 1 − x CoO 2 − δ и Li 1-x Ni 0,85 Co 0,15 О 2-δ . Electrochem. Solid State Lett. 6 , A9 – A12 (2003).
Артикул CAS Google Scholar
Брюс П. и Армстронг А. Р. Синтез слоистого LiMnO 2 в качестве электрода для перезаряжаемых литиевых батарей. Nature 381 , 499–500 (1996).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
ДеПичотто, Л. А., Теккерей, М. М., Дэвид, В. И. Ф., Брюс, П. Г. и Гуденаф, Дж. Б. Структурная характеристика делитированного LiVO 2 . Mater. Res. Бык. 19 , 1497–1506 (1984).
Артикул CAS Google Scholar
Датта Г., Мантирам А. и Гуденаф Дж. Б. Химический синтез и свойства Li 1 − δ − x Ni 1 + δ O 2 и Li [Ni 2 ] O 4 . J. Solid State Chem. 96 , 123–131 (1992).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Rougier, A., Gravereau, P. & Delmas, C. Оптимизация состава Li 1 − z Ni 1 + z O 2 материалы электродов: конструкционные, магнитные и электрохимические исследования. J. Electrochem. Soc. 143 , 1168–1175 (1996).
Артикул CAS Google Scholar
Теккерей, М.М., Дэвид, Виф и Гуденаф, Дж. Б. Структурная характеристика литированных оксидов железа Li x Fe 3 O 4 и Li x Fe 2 O 3 ( 0 <х <2). Mater. Res. Бык. 17 , 785–793 (1982).
Артикул CAS Google Scholar
Теккерей М. М., Дэвид В. И. Ф., Брюс П. Г. и Гуденаф Дж. Б. Введение лития в марганцевые шпинели. Mater. Res. Бык. 18 , 461–472 (1983).
Артикул CAS Google Scholar
Теккерей М. М. Структурные аспекты слоистых и литиированных оксидов шпинели для литий-ионных батарей. J. Electrochem. Soc. 142 , 2558–2563 (1995).
Артикул CAS Google Scholar
Gummow, R.J., de Kock, A. & Thackeray, M.M. Улучшенное сохранение емкости в перезаряжаемых литиевых / литий-марганцевых (шпинельных) элементах 4 В. Твердотельный ион. 69 , 59–67 (1994).
Артикул CAS Google Scholar
Чой В. и Мантирам А. Сравнение растворения ионов металлов на катодах литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 153 , A1760 – A1764 (2006).
Артикул CAS Google Scholar
Хантер, Дж. К. Получение новой кристаллической формы диоксида марганца: λ-MnO 2 . J. Solid State Chem. 39 , 142–147 (1981).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Chun Zhan, C. et al. Осаждение Mn (II) на анодах и его влияние на затухание емкости в системах шпинелевый манганат лития – углерод. Нат. Commun. 4 , 2437 (2013).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
де Пиччиотто, Л. А. и Теккерей, М. М. Реакции введения / экстракции лития с LiV 2 O 4 . Mater. Res. Бык. 20 , 1409–1420 (1985).
Артикул Google Scholar
Thomas, M. G.С. Р., Дэвид, В. И. Ф., Гуденаф, Дж. Б. и Гровс, П. Синтез и структурная характеристика нормальной шпинели Li [Ni 2 ] O 4 . Mater. Res. Бык. 20 , 1137–1146 (1985).
Артикул CAS Google Scholar
Чой, С. и Мантирам, А. Синтез и электрохимические свойства LiCo 2 O 4 шпинельные катоды. J. Electrochem. Soc. 149 , A162 – A166 (2002).
Артикул CAS Google Scholar
Kan, WH, Huq, A. и Manthiram, A. Низкотемпературный синтез, структурная характеристика и электрохимия Ni-богатой шпинелоподобной LiNi 2 – y Mn y O 4 (0,4 ≤ y ≤ 0,1). Chem. Матер. 27 , 7729–7733 (2015).
Артикул CAS Google Scholar
Чжун К., Бонакдарпур А., Чжан М., Гао Ю. и Дан Дж. Р. Синтез и электрохимия LiNi x Mn 2 − x O 4 . J. Electrochem. Soc. 144 , 205–213 (1997).
Артикул CAS Google Scholar
Manthiram, A., Chemelewski, K. & Lee, E.-S. Перспектива высоковольтного LiMn 1,5 Ni 0,5 O 4 шпинельный катод для литий-ионных аккумуляторов. Energy Environ. Sci. 7 , 1339–1350 (2014).
Артикул CAS Google Scholar
Гопалакришнан Дж. И Мантирам А. Топохимически контролируемое водородное восстановление молибдатов редкоземельных металлов, связанных с шеелитом. Dalton Trans. 3 , 668–672 (1981).
Артикул Google Scholar
Manthiram, A.И Гуденаф, Дж. Б. Введение лития в каркасы Fe 2 (MO 4 ) 3 : сравнение M = W с M = Mo. J. Solid State Chem. 71 , 349–360 (1987).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Мантирам А. и Гуденаф Дж. Б. Введение лития в каркас Fe 2 (SO 4 ) 3 . J. Источники энергии 26 , 403–406 (1989).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Manthiram, A., Swinnea, JS, Sui, ZT, Steinfink, H. & G динаф, JB Влияние изменения кислорода на кристаллическую структуру и фазовый состав сверхпроводника YBa 2 Cu 3 О 7 − х . J. Am. Chem. Soc. 109 , 6667–6669 (1987).
Артикул CAS Google Scholar
Ахуджа, Г. Исследование некоторых вводимых литиевых соединений. Кандидат наук. Диссертация, Глава 5, стр. 92–114, Техасский университет в Остине (1991).
Падхи, А. К., Нанджундасвами, К. С. и Гуденаф, Дж. Б. Фосфо-оливины в качестве материалов положительных электродов для перезаряжаемых литиевых батарей. J. Electrochem. Soc. 144 , 1188–1194 (1997).
Артикул CAS Google Scholar
Masquelier, C. & Croguennec, L. Полианионные (фосфаты, силикаты, сульфаты) каркасы в качестве электродных материалов для перезаряжаемых Li (или Na) батарей. Chem. Ред. 113 , 6552–6591 (2013).
Артикул CAS Google Scholar
Huang, H., Yin, SC, Kerr, T., Taylor, N. & Nazar, LF Наноструктурированные композиты: высокая производительность, высокая скорость Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 / угольный катод для литиевых аккумуляторных батарей. Adv. Матер. 14 , 1525–1528 (2002).
Артикул CAS Google Scholar
Jian, Z. et al. Углеродистый Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 в качестве нового электродного материала для ионно-натриевых батарей. Electrochem. Commun. 14 , 86–89 (2012).
Артикул CAS Google Scholar
Говер, Р. К. Б., Брайан, А., Бернс, П. и Баркер, Дж. Электрохимические вставляемые свойства фторфосфата натрия ванадия, Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 . Твердотельный ион. 177 , 1495–1500 (2006).
Артикул CAS Google Scholar
Нитта, Н., Ву, Ф., Ли, Дж. Т. и Юшин, Г. Материалы литий-ионных аккумуляторов: настоящее и будущее. Mater. Сегодня 18 , 252–264 (2015).
Артикул CAS Google Scholar
Даути, Д. Х. и Рот, Э. П. Общее обсуждение безопасности литий-ионных аккумуляторов. Electrochem. Soc. Интерфейс 21 , 37–44 (2012).
CAS Google Scholar
Данн, Б., Камат, Х. и Тараскон, Ж.-М. Накопитель электроэнергии для сети: батарея выбора. Наука 334 , 928–935 (2011).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Kim, J. S. et al. Электрохимические и структурные свойства xLi 2 M′O 3 . (1 − x) LiMn 0,5 Ni 0,5 O 2 электроды для литиевых батарей (M ′ = Ti, Mn, Zr; 0 ≤ x ≤ 0,3). Chem. Матер. 14 , 1996–2006 (2004).
Артикул CAS Google Scholar
Армстронг, А. Р. и др. Демонстрация потери кислорода и связанной с этим структурной реорганизации в катоде литиевой батареи Li [Ni 0,2 Li 0,2 Mn 0,6 ] O 2 . J. Am. Chem. Soc. 128 , 8694–8698 (2006).
Артикул CAS Google Scholar
Ассат, Г., Тараскон, Ж.-М. Фундаментальное понимание и практические проблемы анионной окислительно-восстановительной активности в литий-ионных батареях. Нат. Энергетика 3 , 373–386 (2018).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Li, W., Erickson., E. & Manthiram, A. Катоды из слоистого оксида с высоким содержанием никеля для автомобильных аккумуляторов на литиевой основе. Нат. Энергетика 5 , 26–24 (2020).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar
Li, W. et al.Динамическое поведение межфазных границ и его влияние на катодные материалы с высокой плотностью энергии в литий-ионных батареях. Нат. Commun. 8 , 14589 (2017).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google Scholar
Li, W. et al. Mn по сравнению с Al в слоистых оксидных катодах в литий-ионных батареях: всесторонняя оценка долгосрочной циклируемости. Adv. Energy Mater. 8 , 1703154 (2018).
Артикул CAS Google Scholar
Li, J. & Manthiram, A. Комплексный анализ межфазной и структурной эволюции при длительном циклировании сверхвысоконикелевых катодов в литий-ионных батареях. Adv. Energy Mater. 9 , 1
Артикул CAS Google Scholar
Zou, L. et al. Решетчатое легирование регулирует межфазные реакции в катоде для повышения стабильности при циклировании. Нат. Commun. 10 , 3447 (2019).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
You, Y., Celio, H., Li, J., Dolocan, A. & Manthiram, A. Устойчивый химический состав поверхности модифицированных катодов с высоким содержанием никеля для литий-ионных аккумуляторов в атмосферном воздухе. Angew. Chem. Int. Эд. 57 , 6480–6485 (2018).
Артикул CAS Google Scholar
Джи, X., Ли, К. Т. и Назар, Л. Ф. A Высокоупорядоченный наноструктурированный углерод-серный катод для литий-серных батарей. Нат. Матер. 8 , 500–506 (2009).
Разное