Впервые продемонстрирована возможность электрохимического формирования наноструктур Ge-Co на медной подложке, которые представляют собой глобулы, размер которых достигает 1 мкм, состоящие из более мелких частиц, размер которых не превышает 10 нм. Такие наноструктуры демонстрируют достаточно высокую обратимую емкость около 850 мАч/г и хорошую стабильность при длительном циклировании.
Методами атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, вольтамперометрии, хронопотенциометрии изучены физико-химические свойства покрытия свинца на стальных подложках, полученного гальваническим методом. Изучено влияние поверхностного окисленного слоя и сквозных пор в свинцовом покрытии на функционирование данного покрытия в качестве анода химических источников тока. Показано, что при положительных температурах процесс анодного окисления стальной подложки может вносить вклад в функционирование анода при разряде. Высокие разрядные характеристики анодов с покрытием свинца без применения барьерных слоев на стальной подложке при температуре от –50 до +50°C подтверждены испытаниями опытных партий резервных источников тока системы Pb/HClO4/PbO2. Продемонстрирована перспективность применения сплава олово-свинец ПОС 63 на медной подложке для изготовления анодов химических источников тока.
Изучена связь разрядных характеристик резервных химических источников тока системы свинец–хлорная кислота–диоксид свинца с физико-химическими свойствами гальванических покрытий катодов диоксидом свинца, в том числе с фазовым составом и микроструктурой. Показано, что улучшение разрядных характеристик источников тока возможно при применении двуслойного покрытия диоксида свинца, состоящего из пористого наружного слоя и более плотного внутреннего слоя. Результаты подтверждены изготовлением и испытаниями опытных промышленных образцов миниатюрных резервных источников тока с улучшенными эксплуатационными характеристиками при пониженных температурах (время активации менее 30 мс, разрядная емкость ~200 мА мин/см2, напряжение разряда на один элемент 1.8–1.2 В при температуре –50°С).
Разработаны две новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов с положительным электродом на основе феррофосфата натрия, допированного марганцем (NaFe0.5Mn0.5PO4), и отрицательным электродом на основе наноструктуры CoGe2P0.1, а также с положительным электродом на основе ванадофосфата натрия, допированного железом (Na3V1.9Fe0.1(PO4)3), и отрицательным электродом на основе наноструктуры CoGe2P0.1. Результаты циклирования макетов аккумуляторов показали, что удельная энергия электрохимических систем NaFe0.5Mn0.5PO4/CoGe2P0.1 и Na3V1.9Fe0.1(PO4)3/CoGe2P0.1 составляет около 165 и 167 Вт ч/кг соответственно.
Изучены особенности разряда электрохимической системы цинк–хлорная кислота–диоксид свинца в температурном диапазоне от –50 до +50°C. Установлено, что цинковые покрытия, в том числе подвергнутые хроматной пассивации, могут быть использованы в качестве анодных материалов быстроактивируемых резервных химических источников тока. Испытаниями опытных партий подтверждено соответствие источников тока требованию по показателю времени активации (не более 50 мс). Источники тока исследованной системы характеризуются повышенным напряжением разряда (максимальное напряжение одного элемента 2.12–2.44 В) по сравнению с системой свинец–хлорная кислота–диоксид свинца (1.50–1.86 В). Выявлены недостатки системы цинк–хлорная кислота–диоксид свинца, заключающиеся в нестабильности разрядных характеристик и возможности возникновения явления переполюсовки элементов батареи вследствие протекания побочных реакций, что может оказать существенно негативное влияние на надежность резервных источников тока.
Индексирование
Scopus
Crossref
Higher Attestation Commission
At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation