Электрлік аккумуляторлардағы литий иондарының разряд кезіндегі миграциясын зерттеу үшін нейтронды рентгенография әдісін қолдану
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v81.i2.010Кілттік сөздер:
ЛИБ, нейтрондық радиография, ССР-Қ, литий ионының миграциясыАннотация
Литий-ионды батареялар сенімді және тұрақты қуат көзі ретінде заманауи технологияда кеңінен қолданылады. Олар электролитпен сіңдірілген арнайы материалмен бөлінген жұп электродтардан тұрады. Мұндай құрылғылардағы заряд тасымалдаушылар литий иондары болып табылады. Мұндай батареялардың жұмысына әсер ететін факторлардың бірі литий иондарының миграциясы болып табылады. Зерттеулер көрсеткендей, литий иондарының электродтағы анизотропты миграциясы кристалдық тордың жергілікті дислокациясының пайда болуына әкеледі. Нәтижесінде анодтың құрылымы біртексіз болуды тоқтатады, бұл ондағы зарядтардың тиімсіз қозғалуына және сәйкесінше батареяның тиімділігінің төмендеуіне әкеледі [1]. Сондықтан тиімділігі жоғары литий-иондық батареялардың жаңа және жетілдірілген түрлері әзірленуде. Ол үшін көптеген зерттеулер, атап айтқанда, батареялардағы литийдің миграция процесі мен литий иондарының қозғалыс жылдамдықтарын зерттеуге бағытталған. Мұндай зерттеулердің тиімді әдістерінің бірі нейтрондық радиография бұзбайтын әдісі болып табылады, өйткені 6Li нейтрондармен әрекеттесуінің жалпы микроскопиялық қимасы шамамен 940 барн ды құрайды [2]. Сонымен қатар, қазіргі заманғы нейтронды радиография қондырғылары литий-иондық аккумуляторлардағы ішкі процестерді нақты уақыт режимінде зерттеуге мүмкіндік береді.
Бұл мақалада литий-ионды аккумуляторлардың екі коммерциялық түріне литийдің нақты уақыт режимінде зарядсыздану кезінде таралуын зерттеу нәтижелері берілген. Зерттеулер TITAN нейтронды радиографиялық қондырғыда бұзылмайтын әдіспен жүргізілді. Зерттеу нәтижесінде әртүрлі күйдегі аккумуляторлардағы литийдің миграциясы және таралуы туралы тәжірибелік деректер алынды. Батарея зарядсызданған кезде литий иондары катодқа 0,83∙10-5 және 0,36∙10-4 см/с жылдамдығымен көшетіні көрсетілген.
Библиографиялық сілтемелер
2 https://atom.kaeri.re.kr/ link to Nuclear database
3 Wu Musheng, Xu Bo, Ouyang Chuying, Chinese Physics B, 25(1), 018206 (2016).
4 J.B. Siegel et al., J. Electrochem. Soc. 158, A523-A528 (2011).
5 L.G. Butler, E.H. Lehmann, B. Schillinger, Physics Procedia, 43, 331–336 (2013).
6 M. Jia, H. Wang, Z. Sun, Y. Chen, C. Guo and L. Gan, RSC Adv.,7, 26089-26096 (2017).
7 Y. Luo, M. Shui, J. Shu, Results in Physics 14, 102490 (2019).
8 F. Yang, ECS Electrochemistry Letters, 4 (1), A7-A9 (2015).
9 A. Kordatos, N. Kuganathan, N. Kelaidis, et al., Scientific reports, 8, 6754 (2018).
10 Y. Choo, D.M. Halat, et.al., Progress in Polymer Science, 103, 101220 (2020).
11 Y.S. Lee, K.S. Ryu, Scientific reports, 7, 16617 (2017).
12 M. Raventosa, R.P. Hartia, E. Lehmann and C. Grünzwei, Physics Procedia, 88, 275-281, (2017).
13 T.J.Collins, Biotechniques, 43, 25-30 (2007).
14 C. Carminati, P. Boillat, F. Schmid, P. Vontobel, J. Hovind, M. Morgano, et al, PLoS ONE 14(1). e0210300 (2019).
15 Waleed Abd el Bar, Imbaby I. Mahmoud, Hussein A. Konber, T. Mongy, Alexandria Engineering Journal, 54, 1057-1066 (2015).
16 K.M. Nazarov, B. Muhametuly, E.A. Kenzhin, S.E. Kichanov, D.P. Kozlenko, E.V. Lukin, A.A. Shaimerdenov, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, 982, 164572 (2020).
17 Arinkin F.M., Shaimerdenov A.A., Gizatulin Sh.Kh., Dyusambaev D.S., Koltochnik S.N., Chakrov P.V., Chekushina L.V., Atomnaya energiya, 1 (123), 5-20 (2017). (in Russ)
18 A.B. Bauyrzhan, S.N. Koltochnik, M.T. Aitkulov, D.S. Dyussambayev, A.A. Shaimerdenov, B. Mukhametuly, N.T. Burtebaev, Eurasian Journal of Physics and Functional Materials, 3(3), 219-225 (2019).
19 K.M. Nazarov, S.E. Kichanov, et.al., Eurasian Journal of Physics and Functional Materials, 5(4), 169-180 (2021).
20 K.M. Nazarov, S.E. Kichanov, et.al., Eurasian Journal of Physics and Functional Materials, 5(4), 169-180 (2021).
