|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Влияние состава электролита на процесс разряда магний-кислородных аккумуляторовдипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Захарченко Т.К.
- Автор: Голубев Михаил Владимирович
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2024
- Аннотация: Одновременно с развитием технологий литий-ионных аккумуляторов активно ведутся исследования и других электрохимических систем: металл-ионных (с другими металлами, помимо лития), металл-кислородных, металл-серных и т.д. Среди них одними из наиболее высоких удельных теоретических характеристик обладают магний- кислородные аккумуляторы [1]. Большое внимание исследователей было уделено первичным (неперезаряжаемым) магний-кислородным химическим источникам тока (ХИТ) с электролитами на водной основе [2]. Однако, для извлечения максимальной энергоемкости из магний-кислородного аккумулятора одновременно с возможностью его заряда необходимо использование электролитов на основе апротонных растворителей, поскольку они обладают более широким окном электрохимической стабильности [3] и менее активно взаимодействуют с металлическим магнием [4]. Однако, на сегодняшний день магний-кислородные аккумуляторы с апротонным электролитом остаются малоизученными. Металл-кислородные аккумуляторы, и, в частности, магний-кислородные аккумуляторы с апротонным электролитом обладают фундаментальным ограничением, связанным с тем, что продукты разряда такого аккумулятора малорастворимы и являются электрическими изоляторами. Это приводит к пассивации электроактивной поверхности положительного электрода и затруднению переноса электрона как в процессе разряда, так и в процессе заряда [3]. Поэтому для достижения высоких практических характеристик важна морфология продуктов разряда, поскольку она определяет, насколько быстро пассивируется электрод, т.е. фактически определяет разрядную емкость [5]. Также, для случая магний-кислородного аккумулятора на данный момент достоверно неизвестно, какое именно вещество является продуктом разряда. Возможными продуктами могут быть оксид магния MgO или пероксид магния MgO2 [6]. MgO2, хотя и обеспечивает меньшую энергоемкость на разряде, является более предпочтительным продуктом разряда, поскольку его легче электрохимически окислить, чем MgO [6], т.е. не менее важную роль играет и состав продуктов разряда. Таким образом, процессы разряда и заряда в существенной мере определяются морфологией и составом продуктов разряда. Исследования, посвященные Li- O2 аккумуляторам, демонстрируют, что состав продуктов разряда и морфология продуктов разряда зависят от состава используемого электролита [7–10]. Принцип действия Mg-O2 аккумулятора схож с Li-O2 аккумулятором, поэтому в случае Mg-O2 аккумулятора можно ожидать, что состав электролита в значительной степени определяет состав продуктов разряда и морфологию. Целью настоящей работы является установление влияния состава электролита Mg- O2 аккумулятора на процесс его разряда. Для этого были решены следующие задачи: • Выявление роли апротонного растворителя (ДМСО, ацетонитрил, тетраметиленсульфон, диглим) в реакции восстановления кислорода в присутствии ионов Mg2+ • Установление влияния растворителя, аниона электролита и примесного содержания воды на разрядные характеристики модельных Mg-O2 ячеек • Выявление особенностей морфологии и состава продуктов разряда модельных Mg- O2 ячеек при различных составах электролита
- Добавил в систему: Захарченко Татьяна Константиновна