Фторид ионные аккумуляторы
EPA1 en. В захвате Австралии кроликами обвинили английского фермера XIX века. Это очень устойчивое соединение, вот почему из этого материала можно извлекать весь литий. Хорошо, но их надо подготовить. Реализация таких химических превращений подтверждена соответствием термодинамических расчетных значений ЭДС и экспериментальных значений напряжения разомкнутой цепи источника тока.
Эти структуры называют дендриты и их образование определено неоднородностью ионной проводимостью анодного слоя. Это свойственно для всех твердофазных процессов. При подходе подобных дендритов к электролиту начинается электролиз электролитного слоя и при достижении дендритов катодного слоя источник тока либо выходит из строя либо реализуется очень низкая зарядная емкость единицы процентов от разрядной и высокие удельные энергетические характеристики, получаемые при разряде первичного источника тока, становятся практически недоступными.
Задачей настоящего изобретения является создание вторичного твердотельного, безопасного источника тока с высокими удельными энергетическими характеристиками и большим числом циклов заряд-разряд. Технический результат, достигнутый при использовании заявляемого вторичного твердотельного источника тока, заключается в следующем:. Для достижения указанной задачи и технического результата, а именно устройства вторичного твердотельного источника тока с высокими удельными энергетическими характеристиками, предлагается следующее его устройство;.
Для получения высоких удельных энергетических характеристик и одновременно безопасности в заявляемом твердотельном источнике тока на основе твердых фтор-ионных проводников реализуются высокоэнергетические токообразующие твердофазные анодные и катодные реакции. В табл. Для упрощенной твердофазной токообразующей электрохимической реакции типа. Электролит: твердый проводник ионов фтора с низкой электронной проводимостью;.
Катод: фторид метала -.
E - напряжение электрохимической системы, или электродвижущая сила электрохимической системы ЭДС рассчитывалась по уравнению 1 :. В таблице 2 в качестве сопоставления приведены параметры известного ранее рассмотренного источника тока со свинцовым анодом и катодом из AgF. Из результатов, приведенных в таблице 2, следует, что для заявляемого вторичного твердотельного источника тока предлагаемые составы анода и катода позволяют достичь очень высоких удельных энергетических характеристик. Устройство твердого электролита позволяет реализовать высокую проводимость ионов фтора в твердой фазе при очень низкой или практически отсутствующей электронной проводимости.
Напряжение разложения твердого электролита при зарядном процессе должно быть выше, чем напряжение твердофазного электролиза окисленной формы анодного материала. Это достигается оптимизацией химического состава твердого электролита или и дополнительными добавками в электролит материалов с низкой или практически отсутствующей электронной проводимостью, повышающими напряжение разложения электролита.
Устройство твердотельного вторичного источника тока включает в себя дополнительный компонент или компоненты, которые входят в состав анода, электролита и катода и предотвращают разрушение твердотельной батареи из-за механических напряжений при заряд-разрядных циклах.
В таблице 3 приведены изменения объемов анода и катода при заряд-разрядных циклах некоторых твердотельных источников тока из ряда заявленных в вышеприведенном пункте 2. Введение дополнительного компонента или компонентов позволит упрочнить структуру источника тока. Этот компонент или компоненты могут быть выполнены из полимеров, например фторопластов, могут быть выполнены из ионных проводников или и стекол. Работоспособность заявляемого вторичного твердотельного источника тока состоит в следующем:.
При заряде источника тока под воздействием внешнего электрического поля на обратимых электродах - аноде и катоде - происходят следующие процессы. Под воздействием внешнего электрического поля происходит твердофазный электролиз окисленной формы анода с последующей диффузией ионов фтора через электролит и фторированием восстановленной фазы катода с переходом электронов во внешнюю цепь.
Потанин А. Менделеева , т. Deffect structures and anion conducting solid electrolytes. В книге Handbook p. Твердотельный вторичный источник тока, состоящий из анода, в виде металла или сплава металлов, фторирование которого приводит к образованию фторида или фторидов с высоким изобарным потенциалом образования, электролита в виде твердотельного фтор-ионного проводника с высокой ионной и низкой электронной проводимостью и катода в виде фторида или твердого раствора фторидов с низким изобарным потенциалом образования, отличающийся тем, что анод и катод являются реверсивными относительно ионов фтора при напряжениях ниже напряжения разложения твердого электролита, и анод, электролит и катод содержат в своем составе, по меньшей мере, один компонент, предотвращающий разрушение твердотельной батареи при зарядно-разрядных циклах.
Твердотельный вторичный источник тока по п. Удельная емкость химического источника тока. Удельная энергия химического источника тока.
USB2 ru. EPA4 ru. JPB2 ru. CNB ru. RUC2 ru. WOA1 ru. WOA2 ru. Способ накопления, хранения и возврата механической энергии и установка для его осуществления варианты. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт кристаллографии им. USA1 en. USB2 en. WOA2 en. Dissociating agents, formulations and methods providing enhanced solubility of fluorides. WOA1 en. EPA1 en. All-solid-state metal-metal battery comprising ion conducting ceramic as electrolyte. Barium-doped composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells.
JPB2 ja. CNA zh. Light-control device and spectacles using reversible oxidation reduction reactions in a material containing lead fluoride. Идет реакция с выделением большого количествоа тепла, пламенем, взрывом. Причем потушить аккумулятор нельзя, потому что и топливо и окислитель кислород у него внутри. Соответственно, не возникнет причин для внутреннего короткого замыкания и всех нежелательных процессов, которые коротко называются тепловым разгоном аккумулятора.
Безопасность аккумуляторов, кстати, серьезная проблема: необходимо строго соблюдать не только технологию изготовления катодных материалов и батарей, но и правила эксплуатации. В противном случае количество опасных ситуаций, к сожалению, будет расти. Как их избежать? Во-первых, правильно эксплуатировать аккумуляторы.
Во-вторых, покупать их у известных компаний, строго соблюдающих технологию изготовления.
В-третьих, использовать штатные зарядные устройства. Не надо подключаться к зарядным устройствам высокой мощности с более высокими токами, чтобы сэкономить время. И, как я уже говорил, нельзя заряжать аккумулятор до тех пор, пока он не согрелся. Влияет ли размер ионов натрия на скорость возникновения или размер дендритов? Да, такая проблема существует. Натриевые аккумуляторы уступают литиевым в емкости, потому что выше молекулярная масса.
Еще момент: потенциал, при котором восстанавливается натрий, на 0,23 В выше, чем у лития, поэтому разрядное напряжение при прочих равных условиях будет ниже.
Также есть масса применений, где не требуется высокий удельный объем накопления энергии, например, те же электробусы. Оказалось, что у натрия в 10 раз выше коэффициент диффузии, то есть он перемещается в 10 раз быстрее. Это говорит о потенциальной возможности изготавливать аккумуляторы с более быстрой зарядкой.
Это серьезная проблема, требующая изучения. Но мы изучаем систему на уровне небольших ячеек. Чтобы сделать более определенные выводы, необходимо развивать исследования до масштаба аккумуляторных батарей. Резюмируя: для разных применений нужны различные типы аккумуляторов, и их будет требоваться все больше и больше. Постепенно люди будут переходить от дизельных источников энергии к электрическим аккумуляторам. У меня в доме, например, «на всякий случай» стоит дизельный генератор.
Когда его включаешь, весь дом трясется! Почему нет? Для натриевых аккумуляторов можно ждать еще более заметного падения цены. Настолько продвинулась Россия в изучении и создании аккумуляторных материалов и аккумуляторов разных типов? Россия ниже Швеции, на одном уровне с Турцией и Ираном. Это показатель числа специалистов и их активности. Корреляция результатов изучения с числом ученых, занятых этой проблематикой, непрямая.
Требуются работы в области электролитов, связующих, углеродных материалов, сепараторов. Когда я езжу за рубеж на конференции, в них участвует порядка человек, а аналогичные российские мероприятия набирают в лучшем случае сотню-две. В области разработки аккумуляторов в России работает всего человек Не получится сегодня инвестировать небольшие деньги, а завтра получить продукт. Поэтому для Росатома важно не просто обеспечить производство аккумуляторов по купленной технологии, но и подобрать профессионалов с квалификацией мирового уровня, которые смогут вести разработки.
Иначе российские аккумуляторы не будут конкурентоспособны. Если так мало разработчиков в России занимается аккумуляторными технологиями, получается, мы обречены на проигрыш?
Я бы не был столь категоричен. Наши ученые интенсивно работают, есть определенные успехи, есть публикации в серьезных научных журналах. Получаем патенты, хоть и с трудом. Но я считаю, что отрасли нужна серьезная государственная поддержка. Надо вкладывать деньги, надо привлекать талантливую молодежь. Откуда придет молодежь? У нас, слава Богу, есть таланты. В этом году у меня восемь человек получают дипломы.
Но их надо удержать в науке или на производстве. Это действительно тяжелая работа: если специалист планирует заниматься разработками для аккумуляторных материалов, ему придется много времени проводить в сухих камерах, ставить большое количество экспериментов, овладеть навыками проведения анализов: рентгеновской дифракции, методов синтеза, спектроскопии.
Такая работа должна оплачиваться выше, чем непыльная офисная. Как можно стимулировать отрасль? Зарплатами в первую очередь. Молодой ученый в МГУ получает базовую ставку на уровне 20 тыс. Да, есть доплаты и гранты, но, когда молодой человек выбирает работу, он заинтересован в более высокой оплате даже на старте карьеры. И, конечно, нужна не только накачка деньгами, но и стимулирование спроса, постановка задач, которые надо решать в первую очередь.
Разве этого нет? У нас просто просят специалистов. Хорошо, но их надо подготовить. А подготовка специалистов в области электрохимии длится несколько лет. Студенты должны дойти до диплома, написать и защитить диссертацию, стать экспертами в своей области. Ими невозможно стать за пару месяцев, прочитав несколько книг.
Поэтому если РЭНЕРА хочет развивать аккумуляторное направление, надо создавать серьезные образовательные и научные школы, совместные с вузами центры, программы подготовки специалистов.
В этих центрах будут проводиться исследовательская работа, специализированное обучение.
Одно только направление «строение катодных материалов» занимает семестровый курс: мы рассказываем студентам о том, как устроены материалы, как собирать аккумуляторные ячейки, как анализировать структуру материалов, что происходит с ними в процессе работы аккумулятора.
Надо провести исследования, поместив материалы под рентгеновское или нейтронное излучение, и найти ответ, почему один «умирает», а второй «живет».
Тогда будет меньше ошибок и будут создаваться более или менее современные технологии. Если у нас нет своих аккумуляторных материалов, надо создавать госпрограммы по развитию аккумуляторных технологий с приемлемыми условиями по срокам, финансированию и возврату средств. Конечно, нельзя сказать, что ничего не делается. Сколковский институт науки и технологий уже изготавливает опытные образцы аккумуляторов с конкурентоспособными характеристиками.
Какие задачи должны решать такие совместные организации? Главная задача — разработка собственных технологий создания всех ключевых аккумуляторных материалов. А для этого нужны деньги, вкладываемые в науку и производство. Рецепт простой и давно известный: госфинансирование плюс частные инвестиции. Например, во Франции уже 15 лет назад создавались консорциумы с участием государства, объединявшие ученых, потребителей, производителей.
Глобальный рынок аккумуляторов огромный и растет взрывными темпами. Для того чтобы Россия заняла на этом рынке достойное место, надо, чтобы компании типа РЭНЕРА инициировали предложения, которые привлекали бы научные коллективы, чтобы разрабатывались конкурентные решения, потому что ни одна страна не даст нам свои лучшие разработки.
По кому ударят усилия участников соглашения? Что это значит для технологического развития — и в России, и в мире? Как этот симбиоз влияет на экономику АЭС?
Жильные, несогласия, интрузивные, гематитовые брекчии, конгломераты и калькретовые. В МИРЕ. Корпорация Tesla опубликовала третью часть своего глобального Генерального плана.
