Електрохімічні властивості мезопористого γ-Fe2O3, синтезованого цитратним золь-гель методом

Abstract

У роботі представлено результати апробації мезопористого γ-Fe2O3, синтезованого цитратним золь-гель методом, в якості основи катодного матеріалу у літієвих джерелах струму. Значення питомої енергії для літієвих джерел струму з катодом на основі мезопористого γ-Fe2O3 при струмі розряду 1.0С становить 200 Втгод/кг, що відповідає реальним екс­плуа­таційним умо­вам. Запропоновано модель роботи літієвих джерел струму з катодом на основі синтезованого матеріалу при розряді, яка передбачає два етапи: на­ко­пи­чен­ня іонів Li+ на по­верхні границі розділу катодний матеріал/електроліт та їх проник­нен­ня в ка­на­ли кристалічної струк­тури катодного матеріалу. Обчислено кінетичні коефіцієнти дифузії іонів Li+ при розряді макету літієвого джерела струму та простежено динаміку їх зміни в процесі впровадження літію.

В работе представлены результаты апробации мезопористого γ-Fe2O3, синтезированного цитратным золь-гель методом, в качестве основы катодного материала в литиевых источниках питания. Значение удельной энергии разряда для литиевых источников тока с катодом на основе синтезированного мезопористого γ-Fe2O3 при токе разряда 1.0С составляет 200 Втч/кг, что соответствует реальным эксплуатационным условиям. Предложена модель работы литиевых источников тока при разряде с катодом на основе полученных материалов, которая предусматривает накопление ионов Li+ на поверхности границы раздела катодный материал/электролит и их проникновение в каналы кристаллической структуры катодного материала.

Mesoporous γ-Fe2O3, was synthesized by sol-gel citrate method and investigated as cathode material for the lithium power sources. Values of the specific energy reached 200 Wh/kg at a rate of discharge 1.0C, which corresponds to real conditions working of lithium power sources. Two kinetic processes take place at the discharge of lithium power sources. The first stage corresponds to the accumulation of Li+ ions on the surface of the interface between the cathode material/electrolyte during discharge of lithium power sources. Accumulation of charge on the interface between the cathode material/electrolyte is accompanied by percolation diffusion of Li+ ions on the surface. The second stage corresponds to diffusion of Li+ ions in the crystal structure of the cathode material. The diffusion coefficients of lithium in the cathode material on the different stages of discharge process are calculated.