Вісник Київського політехнічного інституту. Серія приладобудування

Завданням до виконання дослідницької роботи було покращення експлуатаційних характеристик літій-іонних акумуляторів, а саме, збільшення показників питомої енергії та питомої потужності, збільшення кількості циклів заряду-розряду, покращення технологічності виробництва, розширення температурного експлуатаційного діапазону та зменшення собівартості виробництва джерел енергії.

Аналіз існуючих технологій виробництва літій-іонних акумуляторів дав можливість врахувати недоліки та технологічні обмеження, що надихнуло на виникнення нового підходу до створення електродних систем на інших фізичних принципах.

У роботі розглянуто вдосконалення технології отримання анодних систем для літій-іонних акумуляторів з використанням плівки графіту з нанесенням на неї плівки кремнію. Отриманий результат, при використанні запропонованої методики, показує збільшення іонної провідності електродів, що відбувається в основному внаслідок зменшення опору кордонів зерен. Це обумовлено декількома причинами, а саме зменшенням концентрації діелектричних домішок у поверхневому шарі.

Також у роботі досліджувалась анодна система електрода літій-іонного акумулятора, отримана за допомогою вакуумного напилення на гнучку тонку органічну плівку (найчастіше полістирол), з нанесеним на неї тонко плівковим мідним електродом, на який методом високочастотного магнетронного осадження наносилися шар графіту і кремнію, дотримуючись ряду технологічних вимог.

Запропонований у роботі метод полягає в отриманні тонкого плівкового нанорозмірного електродного матеріалу для літій-іонних акумуляторів на основі сформованих з кластерів графіту і кремнію плівок, які отримують в дві стадії магнетронного розпилення графітної та кремнієвої мішені в плазмі, з використанням аргону і добавки кисню.

Застосування магнетронного розпилювального пристрою і мішеней з графіту та кремнію дозволяє управляти структурою нанесення шарів вуглецю та кремнію. Розроблена технологія магнетронного напилення забезпечує контроль і повторюваність товщини шару.

Kedrinskiy, I.A, and Yakovlev, V.G. Li-ionnye akkumulyatory. Krasnoyarsk, RF: IPK «Platina», 2002, 321 p. [in Russian]

Himicheskie istochniki toka. Spravochnik; Edit. N. V. Korovina, A. M. Skundina. Moscow, RF: Izd-vo MEI, 2003. 740 p. [in Russian]

V.S. Dubasova, and L.S. Kanіvs`kiy, "Elektrodnі materіali dlya lіtіy-іonnih akumulyatorіv", Elektrohіmіya, vol. 40, N4, pp.415-420, 2004. [in Russian]

Li Janlin, Daniel Clans, and David Wood, "Materials processing for lithium-ion batteries", IPower Sources, Vol. 196, N5, pp.2452-2460, 2011.

D.S.Trenin, A.P. Cedilkin, and V.I. Teslaidr, "Optimizaciya tehnologii naneseniya pasty aktivnoy massy v proizvodstve e`lektrodov", E`lektrohimicheskaya e`nergetika, vol.5, N1, p.57, 2005 [in Russian]

Pistoia G, Lithium batteries. New York, USA: Elsevier, 1994.

W. Rudolf, and U. Hofman, “Uber Grafitsalze”, Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, v. 238, p. 1, 1938. DOI:10.1002/zaac.19382380102

N. A. Kaskhedikar, and I. Maier, “Lithium Storage in Carbon Nanostructures”, Awansed Materials, Vol. 21, pp. 2664-2680, 2009. DOI:10.1002/adma.200901079

M. Winter, J. O. Besenhard, M. E. Spahr, P. Novak, “Insertion Elektrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries”, Advanced Materials, Vol. 10. pp. 725 - 763, 1998.

DOI:10.1002/(SICI)1521-4095(199807)10:10<725::AID-ADMA725>3.0.CO;2-Z.

D. Billaud, F. X. Henry, P. Willmann, “Electrohemicals synthesis of binary graphite-littium intercalation compounds”, Mater. Res. Bull. v. 28, p. 477, 1993. DOI:10.1016/0025-5408(93)90130-6