ИСТИНА

Литий-ионные аккумулятора (ЛИА) успешно используются в самых различных сферах деятельности человека, и в последние время всё больше применяются в автотранспорте. Увеличение суммарной энергоёмкости и мощности батарей требуют большего внимания к вопросам безопасности, что подкрепляется периодически происходящими случаями самовозгорания ЛИА. Прочной таких инцидентов как правило является воспламенение жидкого электролита [1], которым заполнены ячейки традиционных ЛИА. Поэтому, актуальными являются исследование и разработка твердотельных литий-ионных аккумуляторов (ТЛИА) [2], в которых электролит на основе жидкого органического растворителя заменён на ион-проводящую керамику или насыщенный солью лития полимер (в подавляющем большинстве случаев используется полиэтиленоксид (ПЭО) и его производные). Хотя керамические электролиты демонстрируют большие значения объёмной ионной проводимости, их использования в композитных электродах затруднено высоким контактным сопротивлением между частицами электролита и частицами активного интеркаляционного материала (АМ) [3]. С другой стороны, пластичный полимерный электролит может обеспечить лучший контакт, как с катодом, так и с анодом [4]. Кроме того, полимер в составе композитного электрода может компенсировать изменение объёма частиц АМ, происходящего в результате интеркаляции/деинтеркаляции лития [5]. В данной работе исследуется влияние ограниченной ионной проводимости полимерного электролита на ёмкость ячеек ТЛИА, состоящих из металлического литиевого анода, слоя полимерного электролита и композитного электрода из смеси порошка пентаоксида ванадия с полимерным электролитом. Была изготовлена и подвергнута гальваностатическому разряду серия композитных электродов с различным содержанием полимерного электролита. Экспериментальные данные были использованы чтобы откалибровать численную макрокинетическую модель ячейки. Моделирование позволило предсказать обусловленной недостаточной ионной проводимостью эффект обеднения электролита при превышении определённого лимитирующего значения тока разряда. Также моделирование было применено для построения карт лимитирующего тока для широкого диапазона значений толщины композитного электрода и содержания полимерного электролита.