ИСТИНА

С точки зрения изучения структуры материалов, применяемых в Li-ионных источниках электрического тока, и процессов, в них происходящих, важны следующие особенности взаимодействия тепловых нейтронов с веществом, радикально отличающие их от рентгеновских лучей: высокая чувствительность к легким элементам, способность различать элементы с близкими атомными номерами, способность различать изотопы, независимость когерентной длины рассеяния от переданного импульса, большое сечение магнитного взаимодействия, высокая проникающая способность. Их совокупность позволяет в нейтронных экспериментах получать информацию, которая, как правило, не может быть получена другими методами. В частности, на атомном уровне, т.е. с точностью долей нанометра фиксируются положение легких атомов (H, Li, C, O, F) в структуре материала, размещение и возможное упорядочение 3d-катионов (Ni, Mn, Co, Fe) по кристаллографическим позициям, определяется магнитная структура, т.е. положения, величины и направления магнитных моментов 3d-катионов. Высокая проникающая способность тепловых нейтронов, дает возможность сравнительно простой организации in situ экспериментов с модельными электрохимическими ячейками и реальными источниками тока, представляющими собой объемные объекты. В докладе рассмотрены приложения основных методик рассеяния тепловых нейтронов – дифракции (атомная, магнитная структуры, а также микроструктура), малоуглового (крупномасштабные, ~200 Å, неоднородности) и неупругого (атомная и магнитная динамика, диффузионные процессы) рассеяния, рефлектометрии (состояние внешних и внутренних поверхностей раздела сред) и интроскопии (миграция ионов, изменения объемных характеристик электродов с разрешением ~50 мкм) – для характеризации электродных материалов Li-ионных аккумуляторов и анализа электрохимических процессов в ходе их заряда или разряда. Приведена информация об уже существующих возможностях на действующих источниках нейтронов. Рассмотрен ряд экспериментов, характеризующих современную ситуацию в этой области электрохимии. Приведены некоторые результаты недавно начавшихся дифракционных исследований Li-содержащих материалов и Li-ионных аккумуляторов на импульсном реакторе ИБР-2 в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна).