Поверхностные явления при катодном внедрении - анодном растворении лития и кальция на матричных электродах - Автореферат

Поверхностные явления при катодном внедрении-анодном растворении лития и кальция на матричных электродах Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наукРабота выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» Научный руководитель - доктор химических наук, профессор Попова Светлана Степановна Защита состоится «21» мая 2010 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.09. при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054, г. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета по адресу: 410054, г.Литиевые источники тока (ЛИТ) заняли прочное положение среди источников тока других электрохимических систем, и их доля в общем объеме производства ЛИТ неуклонно возрастает. Если первоначально ЛИТ в основном применялись в слаботочных источниках тока, то в последние годы наметилась тенденция применения ЛИТ в сильноточных устройствах: в автономном электроинструменте, транспортных средствах, электроаккумулирующих станциях и станциях сглаживания пиковых нагрузок в электросетях. Использование металлических матричных электродов позволяет решить проблему обратимости литиевых источников тока, а замена лития на кальций или их сплав открывает возможность снижения их стоимости без сколько-нибудь значительного уменьшения электрических характеристик. Отсутствие систематических данных по взаимосвязи между составом, структурой и свойствами многокомпонентных сплавов системы алюминий-РЗЭ-металл затрудняет прогнозирование процессов катодного внедрения-анодного растворения потенциалопределяющего металла (литий, кальций) в процессе циклирования. Впервые проведено систематическое исследование электрохимического поведения алюминия, свинца и сплава алюминия со свинцом в апротонных органических растворах солей лантана, лития и кальция с помощью метода катодного внедрения.Во введении дано обоснование актуальности темы, рассмотрены цель и задачи исследования, научная новизна, практическая значимость работы и перспективность использования сплавов Ln-Pb, Ln-Al-Pb в качестве основы матричных электродов для обратимого катодного внедрения лития и кальция при разработке литиевых (кальциевых) химических источников тока многоразового действия с апротонным органическим электролитом. В первой главе проанализированы литературные данные о сплавах системы Li(Ca)-La и степени дефектности при формировании электролитических осадков сплавов по методу катодного внедрения, о роли размерного эффекта, о составе, структуре и свойствах, о слоях, образующихся на их поверхности при контакте с раствором электролита, о связи между степенью дефектности структуры и скорости диффузии внедрившихся атомов (Li, Ca). В качестве исходных матричных рабочих электродов служили пластины из Al А99,99 (ГОСТ 11069-74) и Pb марки С1 (ГОСТ 3778-98) с площадью рабочей поверхности 1 см2. Перед каждым опытом поверхность Al электрода полировали влажным тонкодисперсным стеклянным порошком, поверхность Pb электрода полировали фетром до зеркального блеска, промывали электроды бидистиллированной водой и сушили в вакуумном сушильном шкафу. Непосредственно перед экспериментом электроды ополаскивали в рабочем растворе.Значения константы внедрения KB, произведение концентрации COLA на коэффициент диффузии DLA в степени ? и скорость стадии внедрения i(0) имеют максимальное значение при EKLA =-2,4 В (табл. Последующее насыщение монослоя внедряющимися атомами лантана затрудняет их продвижение внутрь электрода к межфазной границе Pb/LAPB и вызывает снижение скорости электрохимического процесса как на стадии образовании твердого раствора, так и интерметаллического соединения нового состава, более богатого лантаном (EKLA-2,6 В…-3,0 В). Анализ начальных участков i-t кривых в координатах lgi-lgt показывает, что величины угловых коэффициентов наклона ?lgi/?lgt ?-0,5 для процесса внедрения лития в LAPB электроды (при малых временах катодной поляризации на этапе внедрения La). Диффузионно - кинетические характеристики катодного внедрения лития из 1 М LICLO4 в смеси ПК ДМЭ (1:1) в PBLA электроды, полученные внедрением La из 0,5 М Sal La в ДМФ при различных потенциалах; TKLA=15 мин Исследование процесса внедрения лантана на матричном PBAL электроде показало, что выполняются те же закономерности, что и на электроде из свинца, а диффузионно-кинетические характеристики процесса KBLA, COLA и i(0) лежат практически в тех же пределах (табл.Показано, что при катодном внедрении лантана в Pb и PBAL электроды образуются твердые растворы La(Pb), La(PBAL), интерметаллические соединения LAAL3, LAAL4. Установлено, что потенциал и длительность катодного внедрения La в исходные Pb-и PBAL-электроды оказывают влияние на кинетику последующего внедрения лития и кальция.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ