Литий-ионды аккумуляторлар

1.1 Аккумуляторлар туралы жалпы түсінік
1.2 Литий.ионды аккумуляторлар және олардың сипаттамалары
1.2.2 Литий.ионды аккумуляторлардың құрылысы
1.2.3 Литий.ионды аккумуляторлардың басты кемшіліктері
1.3 Литий.күкірт батареялары және олардың электрохимиясы
1.3.1 Литийлі анод және литий.күкірт батареяларына арналған электролиттер
1.3.2 Күкіртті катод және ток өткізгіш полимерлер
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Аккумулятор (лат. accumulator — жинақтауыш) – химиялық реакция энергиясын электр энергиясына айналдыратын аспап; ол электр және су энергиясын гальвани батареяларының көмегімен жинайды. Ол жиналатын энергия түріне сәйкес электр аккумуляторы, гидравликалық аккумулятор, пневматикалық аккумулятор, жылу аккумуляторы, бу аккумуляторы және инерциялық аккумулятор болып бөлінеді.
Электр аккумуляторы — электр энергиясын жинап (химиялық энергияға айналдыру арқылы), қажет болғанда сыртқы тізбекке бере алатын химиялық ток көзі. Ол ішінде электролит (қышқыл не сілті) және электродтары бар оқшаулағыш материалдан (эбонит, шыны, пластмасса) жасалған ыдыстан тұрады. Электр аккумуляторы тұрғылықты және тасымалды болып бөлінеді. Тұрғылықты аккумулятор электр, радио, телефон және телеграф стансасында тұрақты ток көзі ретінде, тасымал аккумулятор көшпелі қондырғыларда (көшпелі радиоаппаратураларда, автомобильдерде, ұшақтарда, электромобильдерде, т.б.) қолданылады [1].
1 Н.Нұрахметов, А.Ниязбаева, Р.Рысқалиева, Н.Далабаева Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: Химия.— Алматы: "Мектеп" баспасы, 2007. — 336 бет.
2 Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
3 Linda F. Nazar, Marine Cuisinier, and Quan PangLithium-sulfur batteries // MRS Bulletin. – 2014. – №39. – Р. 436-442.
4 Scrosati B., GarcheJ. Lithium batteries: Status, prospects and future // Journal of Power Sources. - 2010. - №195. - P. 2419-2430
5 Yongguang Zhang, Yan Zhao and ZhumabayBakenov A novel lithium/sulfur battery based on sulfur/graphene nanosheet composite cathode and gel polymer electrolyte // Nanoscale Research Letters. – 2014. – 9:137.
6 Yongguang Zhang, ZhumabayBakenov, Yan Zhao, AishuakKonarov, The Nam Long Doan, Kyung Eun Kate Sun, AssiyaYermukhambetova, P. Chen Effect of nanosized Mg0.6Ni0.4O prepared by self-propagating high temperature synthesis on sulfur cathode performance in Li/S batteries // Powder Technology. - 2013. - №235. - P. 248–255
7 Guiyin Xu, Bing Ding, Jin Pan, Ping Nie, Laifa Shen and Xiaogang Zhang High Performance Lithium-Sulfur Batteries: Advances and Challenges // DOI: 10.1039/C4TA02097A.
8 Ya-Xia Yin, Sen Xin, Yu-GuoGuo and Li-Jun Wan Lithium–Sulfur Batteries: Electrochemistry, Materials, and Prospects // Angew. Chem. Int. Ed. - 2013. - №52 - P. 13186 – 13200.
9 Yan Zhao, Yongguang Zhang, ZhumabayBakenov, P. ChenElectrochemical performance of lithium gel polymer battery with nanostructured sulfur/carbon composite cathode // Solid State Ionics. – 2013. - №234. – P. 40–45.
10 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenovA simple approach to synthesize nanosized sulfur/graphene oxide materials for high-performance lithium/sulfur batteries // Ionics. - 2014. – № 20. – P. 1047–1050, DOI 10.1007/s11581-014-1165-5.
11 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenov, Denise Gosselink, P. ChenPoly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)/ poly(methylmethacrylate) /nanoclay composite gel polymer electrolyte for lithium/sulfur batteries // Solid State Electrochem.DOI 10.1007/s10008-013-2366-y.
12 Yongguang Zhang, ZhumabayBakenov, Yan Zhao, AishuakKonarov, The Nam Long Doan, Muhammad Malik, Todd Paron, P. Chen One-step synthesis of branched sulfur/polypyrrole nanocomposite cathode for lithium rechargeable batteries // Journal of Power Sources. – 2012. - №208. – P. 1–8.
13 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenov, Moulay-RachidBabaa, AishuakKonarov, Cong Ding, and P. ChenEffect of Graphene on Sulfur/Polyacrylonitrile Nanocomposite Cathode in High Performance Lithium/Sulfur Batteries // Journal of The Electrochemical Society. – 2013. – № 160(8). – P. 1194-1198.
14 YongguangZhang,Yan Zhao, AssiyaYermukhambetova, ZhumabayBakenov and P.ChenTernary sulfur/polyacrylonitrile/Mg0.6Ni0.4O composite cathodes for high performance lithium/sulfur batteries // J.Mater.Chem.A. – 2013. – № 1. – P. 295–301.
15 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenov, AishuakKonarov, P. Preparation of novel network nanostructured sulfur composite cathode with enhanced stable cycle performance// Journal of Power Sources. – 2014. –№ 270. – P. 326 – 331.
16 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenov, MadinaTuiyebayeva, AishuakKonarov, P. Chen Synthesis of Hierarchical Porous Sulfur/Polypyrrole/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Cathode for Lithium Batteries //ElectrochimicaActa. - 2014. –№ 143. – P. 49–55.
17 Lin Chen, Leon L. ShawRecent advances in lithium/sulfur batteries // Journal of Power Sources, 2014. –№ 267. – P. 770-783.
18 Andrea Fedorková, RenátaOriňáková, OndřejČech, Marie Sedlaříková New Composite Cathode Materials for Li/S Batteries: A Review // Int. J. Electrochem. Sci. – 2013.– №8.– P. 10308 – 10319.
19 Hong Cheng and Shengping Wang Recent progress in polymer/sulphur composites as cathodes for rechargeable lithium–sulphur batteries // J. Mater. Chem. A. – 2014. – №2.– P. 13783-13794.
20 Ya Liu, Jun Zhang, Xiaochun Liu, JinxinGuo, Lifei Pan, Hongfei Wang, Qingmei Su, Gaohui Du Nanosulfur/ polyaniline/ graphene composites for high-performance lithium–sulfur batteries:Onepot in-situ synthesis // Materials Letters. – 2014. – №133.– P. 193-196.
21 Jaroslav Stejskal, Irina Sapurina, Jan Prokes, Josef Zemek In-situ polymerized polyaniline films // Synthetic Metals. –1999. – №105.– P. 195–202.
22 AishuakKonarov, Denise Gosselink, The Nam Long Doan, Yongguang Zhang, Yan Zhao, P. Chen Simple, scalable, and economical preparation of sulfur-PAN composite cathodes for Li/S batteries // Journal of Power Sources. – 2014. – №259.– P. 183-187.
23 The Nam Long Doan, MahmoudrezaGhaznavi, Yan Zhao, Yongguang Zhang, AishuakKonarov, Mikhail Sadhu, RavichandraTangirala, P. Chen Binding mechanism of sulfur and dehydrogenated polyacrylonitrile in sulfur/polymer composite cathode // Journal of Power Sources. – 2013. – №241.– P. 61-69.
24 Sheng S. Zhang Understanding of Sulfurized Polyacrylonitrile for Superior Performance Lithium/Sulfur Battery // Energies. –2014. – №7.– P. 4588-4600.
25 Tae-GyungJeong, Young Hoon Moon, Ho-Hwan Chun, Hyung Sun Kim, Byung Won Cho and Yong-Tae Kim Free standing acetylene black mesh to capture dissolved polysulfide in lithium sulfur batteries // Chem. Commun. – 2013. – №49.– P. 11107-11109.
26 Yongguang Zhang, Yan Zhao, ZhumabayBakenovc, MadinaTuiyebayeva, AishuakKonarov, P. Chen Synthesis of Hierarchical Porous Sulfur/Polypyrrole/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Cathode for Lithium Batteries // ElectrochimicaActa. – 2014. – №143.– P. 49–55.
        
        1.1 Аккумуляторлар туралы жалпы түсінік
Аккумулятор (лат. accumulator -- жинақтауыш) - химиялық реакция энергиясын электр энергиясына ... ... ол ... және су ... гальвани батареяларының көмегімен жинайды. Ол жиналатын энергия түріне сәйкес электр аккумуляторы, гидравликалық аккумулятор, пневматикалық аккумулятор, жылу аккумуляторы, бу ... және ... ... ... бөлінеді.
Электр аккумуляторы -- электр энергиясын жинап (химиялық энергияға айналдыру арқылы), қажет болғанда сыртқы тізбекке бере алатын химиялық ток ... Ол ... ... ... не ... және ... бар оқшаулағыш материалдан (эбонит, шыны, пластмасса) жасалған ... ... ... ... ... және ... ... бөлінеді. Тұрғылықты аккумулятор электр, радио, телефон және телеграф стансасында тұрақты ток көзі ретінде, тасымал аккумулятор көшпелі қондырғыларда (көшпелі радиоаппаратураларда, автомобильдерде, ... ... т.б.) ... ... ... ... және ... сипаттамалары
Қуаттандырылатын литий-ион батареялары кіші тұрмыс электроникасынан бастап, тіпті электромобильдерге ... ... ... үшін ... ... ... ... табылатын электрлік аккумулятор түрі. Ол ұялы телефондар, ноутбуктер, сандық фотоаппараттар, бейнекамералар және электромобильдер сияқты қондырғыларда қолданылатын ең кең таралған аккумулятор типі ... ... ... ... ... 1991 жылы Sony корпорациясы шығарған болатын.
Бүгінгі күні литий-ионды аккумуляторлар өміріміздің ажырамас бір бөлігіне айналып отыр.
Литий-ионды ... ... ... ... ... ... ... және келесі аралықта өзгеріп отырады:
* Бір элементтің кернеуі:
o Номиналды: 3,6-3,7 В;
o Максималды: 4,23 В;
o Минималды: 2,5-3,0 В;
* Меншікті энергия ... 110 ... 243 ... Ішкі ... 5 ... 15 ... ... 80 %-ын жоғалтқанға дейінгі циклдер саны: 600;
* Тез зарядтау уақыты: 15 мин ... 1 ... ... ... ... ... ... 3%;
* Сыйымдылыққа (С) қатысты ток жүктемесі:
o Тұрақты: 65 С-ге дейін;
o Импульсті: 500 С-ге ... ... 1 С-ге ... ... температуралар диапазоны: 00С-ден +600С-ға дейін (теріс температураларда батареяларды зарядтау мүмкін емес).
1.2.2 Литий-ионды аккумуляторлардың ... ... ... ... кеуекті сепаратормен бөлінген электродтардан (альминий фольгасындағы катодтық материал мен мыс фольгасындағы анодтық ... ... ... ... ... қолданылатын катодтық материалдардың типіне байланысты ерекшеленеді. Литий-ионды аккумулятордағы заряд тасымалдағыш қызметін оң зарядталған литий ионы атқарады. ... күні ... ... литий-ионды аккумуляторларда катодтық материалдардың үш класы қолданылады:
* Литий кобальтаты LiCoO2 мен оған ... ... ... ... қатты ерітінділер
* Литий-марганец шпинелі LiMn2O4
* Литий-феррофосфат LiFePO4
Өздігінен разрядталуының төмендігі мен зарядтау-разрядтау циклдер санының көптігіне байланысты литий-ионды аккумуляторлар альтернативті ... ... ең ... ... ... ... ... табылады.
1.2.3 Литий-ионды аккумуляторлардың басты кемшіліктері
Литий-ионды ... ... ... көпшілігінде энергия сақтау көзі ретінде қолданылылатынына қарамастан, олардың кең ауқымды қолданысы қол ... ... ... ... ... ... ... Жоғары энергиялы құрылғылардың дамуы энергия сыйымдылығы жоғары батареяларды дамытуды қажет етеді. Сонымен қатар, қуаттандырылатын ... ... ... жағдайларын қамтамасыз ету, аккумуляторлардың қоршаған ортаға зиянсыз болуы, тағы ... ... ... катодтық материалдарды дамытуда міндетті болып табылады.
Қазіргі қолданыстағы катодтық материалдардың басқа да ... 1 - ... ... ... 1 - ... ... ... катодтық материалдардың сипаттамалық қасиеттері
LiCoO2
LiNiO2
LiMn2O4
LiFePO4
Теориялық энергия сыйымдылығы
(мА*сағ/г)
274
274
148
170
Практикалық энергия сыйымдылығы
120-155
135-180
100-130
100-160
Жоғары жүктемеде жұмыс істеу қабілеті
жақсы
орташа
төмен
төмен
Циклдік өмірі
жақсы
жақсы
орташа
жақсы
Жұмысшы кернеу
3,9
3,8
4,1
3,4
Жоғары температурадағы қасиеттері
жақсы
жақсы
төмен
жақсы
Термиялық ... ... ... ... ... ... тығыздығы (Вт*сағ/кг)
580
592
578
Қуаттылғы (Вт/кг)
150-190
100-135
90-120
Сондықтан, баламалы, энергия сыйымдылығы жоғары, тиімді катод материалдарын дамыту қажет. Бағасының төмендігі мен ... ... ... және ең бастысы 1672 мАсағ/г-ға тең жоғары энергия сыйымдылығына ие болғандықтан, күкірт - жоғары энергиялы ... жаңа буын ... ... үшін ... ... ... [2].
1.3 ... батареялары және олардың электрохимиясы
Литий-күкіртті аккумуляторлар (қысқаша Li/S) - ... ... ... ... ... ток ... Соңғы жылдары литий-күкірт (Li/S) электрохимиялық жүйесі зерттеушілердің ерекше назарына ие болып отыр. Алдағы уақытта Li/S ... ... ... ... ... салыстырға 10 есе артық болады деп жобалануда [3]. ... ... ... ... жүріс жолын екі есе ұзартып, көліктің салмағын жеңілдетуге мүмкіндік береді. Күкірттің активті ... ... ... ... ... ... кең ...
* Бағасы төмен
* Экологиялық зиянсыз
* Теориялық энергия сыйымдылығы жоғары (1672 мА*сағ/г)
* ... ... ... (2600 Вт*сағ/кг).
Катодтық электродтың бағасының төмендеуі жалпы батарея өндірісінің ... алып ... [4]. ... қазіргі уақытта Li/S батареяларының технологиясы литий-ион аккумуляторларына альтернативті, болашағы зор ... ... ... және ... әлем зерттеушілерінің назарын аулауда. Алайда, оның қуаттандырылатын литий батареяларында катод ретінде ... ... ... кедергі болып отырған бірнеше қиындықтар бар [5, 6]. Олар:
* Күкірттің изоляциялық табиғаты
* ... ... ... ... Циклдік қабілетінің төмендігі
* Кулондық эффективтілігінің төмендігі
* Литиймен реакциясы барысында ... ... ... ... ... көп ... Полисульфидтердің сұйық электролитте ерігіштігі.
Литий-күкірт батареяларын зерттеумен айналысатын ... ... ... - осы ... ... ... литийден жасалған анодтан, күкірт-композитті катодтан және электролиттен тұрады (Сурет 1).
Сурет 1 - ... ... ... ... ... ... екі электронмен тотықсызданып, литий иондарын қосып алады. Нәтижесінде аралық буындар - полисульфидтер (Li2Sx, x=2 - 8), ал толық ... ... - ... сульфиді (Li2S) түзіледі. Бұл процесс катодтың электрохимиялық потенциалының кемуімен жүреді.
Төменде күкірттің литий-ионды күкірт батареяларындағы тотықсыздануының мүмкін механизмі ... ... ... ... ... ... ... ... ... бір ... ... бар ... ... ... әсерінен Li2S-тің литий мен күкіртке ыдырауымен кері реакция ... Бұл ... ... ... біртіндеп артады. Молекулалық массаларының төмендігі мен тотығу-тотықсыздану реакциясына екі электронның қатысуы электродтардың жоғары теориялық сыйымдылығын (литий үшін 3860 ... және ... үшін 1672 ... және де ... ... ... ... энергиясын қамтамасыз етеді. Алайда, батареяның электрохимиясы оның практикалық қолданылуына кедергі келтіретіндей айтарлықтай мәселелердің тууына себепші болып отыр. Біріншіден, ... пен оның ... ... ... (Li2Sx, x=1 - 8) ... иондық және электрондық өткізгіштікке ие, ал бұл, өз кезегінде, батареяның ішкі кедергісін ... ... ... поляризацияның артуына алып келеді, соның салдарынан батареяның энергияны ... ... ... ... ... разрядтау барысында күкірттің бетінде ерімейтін, ток өткізбейтін изоляциялық қабат (негізінен Li2S2 пен ... ... ... Ол ... арттырып қана қоймай, күкірттің ары қарай тотықсыздануына кедергі жасап, эффективтілігінің төмендеуіне алып ... ... ... ... батареяларында жүретін электрохимиялық процестерге қатысты. 2 - суреттен күкірттің ... ... ... ... ... көруге болады.
Сурет 2 - Күкірттің ... ... ... анод және ... ... ... ... жылдамдықпен дамып келе жатқан катодтық материалдармен салыстырғанда, литий-күкірт батареяларының маңызды құрам бөлігі ретінде литийлі анод ұзақ уақыт зерттеушілер ... тыс ... ... ... ... негізінен, төмен потенциалы мен жоғары меншікті сыйымдылығына байланысты, ... ... ... болып табылады. Алайда, литий электролиттердің көпшілігімен реакцияласып, химиялық байланысқа түседі де, анод бетінде пассивтендіруші қабықшаның ... әкеп ... ... ... ион ... бола ... ... процесінің барысында литийдің еруіне (Li --> Li+ + e-) кедергі келтірмейді. Алайда, қабықшаның біртекті емес беті литийдің тұнуына (Li+ + e- --> Li) ... кері ... ... Нәтижесінде кең көлемде дендриттер түзіле бастайды, ал бұл өз кезегінде қауіпсіздікті қатерге тігеді. Шынында да, бұрынырақта металдық литийлі ... ... ... өрт, ... жарылыс жағдайлары орын алған. Сондықтан, бүгінгі күні литий-күкірт батареяларының негізгі мәселелерінің бірі металдық литийді сенімдірек ... ... ... ... ... ... ... ретінде литийдің кремниймен немесе қалайымен құймасы, және де алдын-ала литийленген графит алынуы ... Бұл ... ... ... ... мен ... қажет етеді [8].
Электролит, электродтар арасында литий иондарын ... орта ... ... жұмысы барысында күкіртті катодпен де, литийлі анодпен де әрекеттеседі. Стандартты электролит еріткіштен, электролиттік тұздан және қосымша қоспалардан құралады. ... ... ... ... ... ... ... ерігіштігі, және басқа да көптеген маңызды факторлар осы еріткіштерден тәуелді. LiClO4, LiPF6, LiCF3SO3 (LiFSI) және Li(CF3 SO2)2N (LiTFSI) ... ... ... батареяларының электролиттері үшін ең кең қолданылмалы болып табылады. Еріткіштермен салыстырғанда, электролиттік тұздардың компоненттері ұяшықтың сипаттамалық қасиеттеріне көп әсер ... Ал ... ... ... сипаттамалық қасиеттерін жақсарту мақсатында қосылады. Алайда, олардың да әлі де талдауды қажет ... ... де бар. ... батареяларының электрохимиялық әрекеті түрлі электролиттерде алуан түрлі болуы мүмкін. Бұл ... әр ... ... ... әр ... ... ... Сондықтан, литий-күкірт батареялары үшін қолайлы электролит таңдауға үлкен көңіл бөлінді. Сұйық электролиттер, бөлме ... ... ... ... ... (RTIL), ... денелі электролиттер, барлығы да полисульфидтердің ерігіштігін төмендетіп, литийлі анодты тұрақтандыру жолында маңызды рөл атқарады [9].
1.3.2 Күкіртті катод және ток ... ... ... ... ... ... таза күкірт электр тогын өткізбейді. Жеткілікті өткізгіштікке қол жеткізу үшін оны ... ... ... ... ... ... ток өткізгіш материалдармен байланыстырады. Күкіртті композиттер алу - литий-күкірт батареяларының дамуының алғышарттарының бірі. Бүгінгі күні күкіртті композиттер алудың екі ... ... Олар - ... ... ... ... және өткізгіш агент құрылысына күкіртті енгізу. Беттік қаптама - ... ... ... ... ... қасиеттерін жақсартуға арналған ең эффективті әдістердің бірі, және күкіртті катодқа қолданылмалы болып ... ... ... ... мен ... құрылысына байланысты, көміртегі - қаптамалар алуға ... ... ... және көптеген электродтық материалдар алуда сәтті қолданылып ... ... ... ... электронды өткізгіштігін арттыру мақсатындағы гидротермиялық немесе ионотермиялық қаптамалар алу әдістері 500℃-дан артық ... ... ... ... ... ... жоғары температура күкірт үшін тиімсіз, себебі оның қайнау температурасынан (445℃) ... [8, 9]. Ал ... ... ... ... тотығы) күкірт үшін төмен температуралы көміртекті қаптамалардың дамуында таптырмас материал бола алады. ... ... ... бірі - оның ... ... ... ол цикл барысында күкірттің көлемінің өзгеру кернеуін төмендете алады, ал оның тығыз ... ... ... ... жол ... [10, 11]. ... полиакрилонитрил және политиофан сияқты ток өткізгіш полимерлер де күкіртті қаптамалар алуда қолданылады. Полимерлік қаптама күкірттің циклдік тұрақтылығын жақсартады, және графенмен ... ... ... [12-16]. Мысалға 3 - суретте күкірттің полиакрилонитрилмен композитінің электрохимиялық сипаттамасы келтірілген.
Сурет 3 - ... пен ... ... ... ... 0,1 С-де ... ... кезіндегі циклдік және заряд-разрядтық сипаттамалары
Жақында күкіртті қаптауға арналған эффективті материалдар ретінде оксидтерді де қолдануға болатындығы анықталды. ... TiO2 ... ... ... батареясының циклденуін жақсартып, жұмыс ұзақтығын 1000 циклге дейін арттыруға мүмкіндік берді. Алайда, TiO2 ... ... ... ... ... ал ... ... үшін көп мөлшерде көміртегі қосылады, бұл өз кезегінде катодтағы күкірттің мөлшерінің төмендеуіне алып келеді. Сондықтан, беттік ... ... ... ... және ... эффективті, арзан қаптамалар жасау үшін тағы да зерттеулерді қажет етеді.
Күкірт композиттерін алудың ... ... - ... ... ... ... үшін кеуекті заттарды қолдануды 2009 жылы Назар және басқалары ұсынған ... Олар ... ... ... ... ... ... алғаш рет мезокеуекті көміртегіні (СМК-3) қолданған [17].
Ток өткізгіш полимерлер - электр ... ... ... полимерлер. Ондай полимерлер жартылай өткізгіштер де, жақсы өткізгіштер де бола ... ... ... ... жақсы өткізеді, ал органикалық заттар ток өткізбейді деп қабылданған, ал материалдардың бұл класы екеуінің де қасиеттерін байланыстырады. Электр өткізгіш полимерлердің ең ... ... - ... ... Ток ... полимерлер пластмассалар болып табылады, соған байланысты пластмассалардың механикалық қасиеттері (иілгіштік, беріктік, соғылмалылық, эластикалық, т.б.) мен жоғары ток өткізгіштікті үйлестіре алады. ... ... ... ... ... химиялық тұрақтылығы және кең таралғандығына байланысты, суперканденсаторлар мен ... ... ... ... және электролит) сияқты құрылғыларда кеңінен қолданылуда. Полимерлерді қолданудың басты артықшылықтары келесідей. Біріншіден, полимерлер көлемнің артуына ... ... ... мүмкіндік беретін жақсы иілгіштік қасиетке ие. Екіншіден, көміртегі құрылымдарымен ... ... ... ... ... химиялық тотықтыру арқылы алынады. Бұл процестер жеңіл жүреді, әрі жоғары температуралы кокстеуді қажет ... ... ... ... ... ... композиттерінің алынуы оңай. Үшіншіден, полимер, өздерінің шеткі және ішкі байланыстарының арқасында, элементтік күкірт пен полисульфидтерге жақсы физикалық және химиялық ... бола ... [18]. ... ... ... тұру ... ... матрицасы құрамындағы күкірт мөлшері элементтің жалпы практикалық қасиеттеріне, ... ... ... ... кері әсерін тигізбеуі қажет. Оптималды материал жеңіл, ток өткізгіш, және изоляциялық күкіртті толығымен қаптауға ... болу ... ... жиі ... ток ... ... қатарына полианилин, полипиррол, полиакрилонитрил, политиофен және оның туындылары ... ... ... ... батареяларындағы күкіртпен жұптастырылғаннан бері ең кең қолданылмалы өткізгіш полимер болып үлгерді. Алғашқы күкірт-полопиррол композиті Ванг және басқаларымен өткізгіштікті ... ... ... ... ... ... азайту үшін жасалған болатын. Композиттегі өткізгіш полипиррол литийлі ұяшықта өткізгіш қоспа, ... ... ... ... ... ... ...
Күкірт-полипиррол композитінің әр түрлі морфологияларын синтездеу әдістері кеңінен зерттелген. ... ... ... жақсарту мақсатында көміртегінің түрлі формаларын қолдану мүмкіндіктері де ... және оның ... ... ... мен ... жеңіл болмағанымен, жақсы ток өткізгіштігінің арқасында политиофен де литий-күкірт батареяларында өз қолданысын тапты. Ал политиофеннің кейбір кемшіліктерін жою ... оның ... ... [19]. ... ... ПАНи ... әсер ету ... анилин мономерлерінің дегидрленіп, өзара байланысуы нәтижесінде түзілетін өткізгіш ... ... ... ... ... ... ... қол жетімділігіне, дайындалуының жеңілдігіне, қайтымды тотығу-тотықсыздану реакцияларына түсуге, жоғары тығыздықты энергияны сақтау қабілеттілігіне байланысты, екіншілік ... ... ... қолданыс тапқан [20].
Ма және оның әріптестері алғаш рет полианилинді in situ ... ... ... ... ... ... ... ретінде ұсынған. Нәтижесінде, анилин таңдамалы түрде күкірттің бетінде полимерленеді де, полианилин қабатын түзеді. Полианилин ... ... ... ... күкірттің тотығу-тотықсыздану реакциясына түсу қабілеттілігін арттырады. Сондықтан, полианилин-күкірт композитінің электрохимиялық қасиеттері жақсырақ болып келеді. Полианилинмен ... ... ... ... ... 4 - суреттен көруге болады [21]. ... 4 - in situ ... және ... өңдеу нәтидесінде полианилинмен қапталған күкіртті композиттің түзілу схемасы
Өткізгіш полимерлер қатарындағы біз үшін ең тартымдысы полиакрилонитрил болып табылады.
Акрил қышқылының ... ... ... ... рет 1893 жылы Моро этиленциангидрин мен акрил қышқылының амидынан алды. Кейін 1931 жылы Карозерс ... ... алу ... ... тапты.
Полиакрилонитрил - қиын кристалданатын, карботізбекті, ақ ... ... ... ... қыздыру барысында түсін өзгертеді, нәтижесінде оның ерігіштігі жойылады. Термиялық әсер ету нәтижесінде полиакрилонитрил макромолекуласының химиялық құрылысы қайтымсыз өзгерістерге ұшырайды. Бұл - CN ... ... ... ... түзе отырып тізбекті әсерлесуінің нәтижесі болып табылады.
Полиакрилонитрилдың бұл қасиетін ток ... ... ... ... ... ... өте тиімді болып табылады [22].
Ток өткізгіш полимерлердің өткізгіштік қасиеттері олардың құрылысында ... ... ... ... Ал, полиакрилонитрил электрондарды өткізе алмайды, себебі оның ... ... ... PI-байланыстар жоқ. Дегенмен, полиакрилонитрилдың 200-300 ℃ температурадағы пиролизінің нәтижесінде өткізгіш қосарланған PI-байланыстары бар циклденген құрылымы оңай ... ... ... ... болуы дегидрлену процесін тездетеді.
Күкірт пен полиакрилонитрил композитінің ерекшелігі - күкірттің полимермен ... ... ... пиролиз нәтижесінде екі компонент арасында химиялық байланыс түзілмей, күкірт тек дегидрленген полиакрил молекулаларымен ... ... ... де бар ... ... болмасын, литий иондары полиакрилонитрил молекулалары арасынан еркін өтіп, күкіртпен электрохимиялық реакцияға түсе алады. Соның арқасында циклденген және ... ... ... ... ... ... жасап, ерігіштігінің төмендеуіне септігін тигізеді. Ал бұл композиттің электрохимиялық сипаттамаларына оң әсерін тигізеді.
Түзілетін ... ... мен ... пиролиз шарттары мен жағдайларына тікелей байланысты болып табылады[24].
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1 Н.Нұрахметов, А.Ниязбаева, Р.Рысқалиева, Н.Далабаева Қазақ тілі терминдерінің салалық ... ... ... ... -- Алматы: "Мектеп" баспасы, 2007. -- 336 бет.
2 ... Д. А. ... М: ... 2003.
3 Linda F. Nazar, Marine Cuisinier, and Quan Pang Lithium-sulfur batteries // MRS Bulletin. - 2014. - №39. - Р. ... B., Garche J. Lithium ... Status, ... and future // Journal of Power Sources. - 2010. - №195. - P. ... Zhang, Yan Zhao and Zhumabay Bakenov A novel ... battery based on ... nanosheet composite cathode and gel polymer electrolyte // Nanoscale Research Letters. - 2014. - ... Zhang, Zhumabay Bakenov, Yan Zhao, Aishuak Konarov, The Nam Long Doan, Kyung Eun Kate Sun, Assiya ... P. Chen Effect of ... ... prepared by ... high ... synthesis on sulfur cathode performance in Li/S batteries // Powder Technology. - 2013. - №235. - P. 248 - 255 ... Xu, Bing Ding, Jin Pan, Ping Nie, Laifa Shen and Xiaogang Zhang High ... ... ... Advances and Challenges // DOI: 10.1039/C4TA02097A.
8 Ya-Xia Yin, Sen Xin, Yu-Guo Guo and Li-Jun Wan Lithium - Sulfur Batteries: ... ... and ... // Angew. Chem. Int. Ed. - 2013. - №52 - P. 13186 - ... Zhao, Yongguang Zhang, Zhumabay Bakenov, P. Chen Electrochemical performance of lithium gel polymer battery with nanostructured sulfur/carbon composite cathode // Solid State Ionics. - 2013. - №234. - P. 40 - ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenov A simple approach to ... ... ... oxide materials for high-performance lithium/sulfur batteries // Ionics. - 2014. - № 20. - P. 1047 - 1050, DOI ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenov, Denise ... P. Chen ... ... ... / nanoclay ... gel polymer electrolyte for lithium/sulfur batteries // Solid State Electrochem. DOI 10.1007/s10008-013-2366-y.
12 Yongguang Zhang, Zhumabay Bakenov, Yan Zhao, Aishuak Konarov, The Nam Long Doan, Muhammad Malik, Todd Paron, P. Chen One-step ... of branched ... ... cathode for lithium rechargeable batteries // Journal of Power Sources. - 2012. - №208. - P. 1 - ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenov, ... Babaa, Aishuak Konarov, Cong Ding, and P. Chen Effect of Graphene on ... ... Cathode in High ... ... ... // Journal of The Electrochemical Society. - 2013. - № 160(8). - P. ... ... Zhao, Assiya ... Zhumabay Bakenov and P.Chen Ternary ... ... cathodes for high ... ... batteries // J.Mater.Chem.A. - 2013. - № 1. - P. 295 - ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenov, Aishuak Konarov, P. ... of novel network ... sulfur composite cathode with enhanced stable cycle performance // Journal of Power Sources. - 2014. - № 270. - P. 326 - ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenov, Madina ... Aishuak Konarov, P. Chen ... of ... Porous Sulfur/Polypyrrole/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Cathode for Lithium Batteries // Electrochimica Acta. - 2014. - № 143. - P. 49 - ... Chen, Leon L. Shaw Recent advances in ... ... // Journal of Power Sources, 2014. - № 267. - P. ... ... Renáta ... Ondřej Čech, Marie Sedlaříková New Composite Cathode Materials for Li/S Batteries: A Review // Int. J. Electrochem. Sci. - 2013. - №8. - P. 10308 - ... Cheng and ... Wang Recent progress in ... ... as cathodes for ... lithium - sulphur ... // J. Mater. Chem. A. - 2014. - №2. - P. ... Liu, Jun Zhang, Xiaochun Liu, Jinxin Guo, Lifei Pan, Hongfei Wang, Qingmei Su, Gaohui Du ... ... graphene ... for ... lithium - sulfur ... in-situ synthesis // Materials Letters. - 2014. - №133. - P. ... ... Irina ... Jan Prokes, Josef Zemek In-situ ... ... films // Synthetic Metals. - 1999. - №105. - P. 195 - ... Konarov, Denise ... The Nam Long Doan, ... Zhang, Yan Zhao, P. Chen Simple, ... and economical preparation of sulfur-PAN composite cathodes for Li/S batteries // Journal of Power Sources. - 2014. - №259. - P. 183-187. ... Nam Long Doan, ... ... Yan Zhao, ... Zhang, Aishuak Konarov, Mikhail Sadhu, Ravichandra Tangirala, P. Chen Binding ... of sulfur and ... ... in ... ... cathode // Journal of Power Sources. - 2013. - №241. - P. ... S. Zhang ... of Sulfurized Polyacrylonitrile for Superior Performance Lithium/Sulfur Battery // Energies. - 2014. - №7. - P. ... Jeong, Young Hoon Moon, Ho-Hwan Chun, Hyung Sun Kim, Byung Won Cho and Yong-Tae Kim Free standing ... black mesh to capture ... ... in lithium sulfur ... // Chem. Commun. - 2013. - №49. - P. ... Zhang, Yan Zhao, Zhumabay Bakenovc, Madina Tuiyebayeva, Aishuak Konarov, P. Chen Synthesis of ... Porous ... Carbon Nanotube ... Cathode for Lithium ... // Electrochimica Acta. - 2014. - №143. - P. 49 - 55.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 13 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Биогенді S элементтерінің биологиялық ролі, қатынастарының медицинада қолданылуы13 бет
Ұялы телефондарды зарядтау құрылғысы7 бет
Биологиялық мембраналардың қызметтері. мембраналардың иондық каналдары5 бет
Биологиялық мембраналардың қызметтері.Мембраналардың иондық каналдары9 бет
Вакуумды-ионды құралдар17 бет
Газ ионды приборлар15 бет
Иондық адсорбция. Хромотография әдісі туралы ұғым7 бет
Иондық сәлулеленудің топтары15 бет
Иондық сәулелену9 бет
Литий30 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь