ИСТИНА

В настоящее время к разработке литий-воздушных аккумуляторов привлекается все больше и больше внимания во всем мире, что связано с их рекордно высокой (по сравнению с другими электрохимическими системами) удельной емкостью и перспективой их использования в качестве источников тока для электротранспорта [1]. Традиционно в качестве газодиффузионных катодов литий-воздушных аккумуляторов используются коммерчески доступные углеродные материалы, в порах которых происходит обратимая реакция восстановления кислорода с образованием пероксида лития, что подтверждено спектроскопическими методами [2]. При этом могут протекать необратимые побочные реакции лития и кислорода с углеродом с образованием различных кислородсодержащих соединений лития, что приводит к деградации аккумулятора. В связи с этим в последнее время активно ведутся разработки катодов на основе пористых благородных металлов [3], однако их использование менее предпочтительно из-за большой массы и высокой стоимости их производства. Для дальнейшего развития литий-воздушной технологии необходимо понимание механизмов как потенциалообразующего, так и побочных процессов, происходящих на углеродных и металлических поверхностях положительного электрода. Традиционные электрохимические методы исследования в сочетании с in situ РФЭС позволяют определить лимитирующие стадии процессов и отследить эволюцию состава катода в реальных условиях разряда и заряда аккумулятора. Исследования процессов разряда и заряда литий-воздушного аккумулятора проводились при помощи электрохимической ячейки с системой продувки газом, состоящей из рабочего дискового электрода (стеклоуглеродного или платинового) и литиевого противоэлектрода, помещенных в 1 М раствор LiTFSI в DMSO. Электрод сравнения представлял собой металлический литий, погруженный в 1 М раствор LiTFSI в смеси PC:DME (7:3). С помощью метода циклической вольтамперометрии было показано, что лимитирующей стадией катодного процесса является диффузия кислорода к поверхности электрода. Кроме того, в ходе разряда, наряду с образованием пероксида лития, происходит химическое образование карбоната лития, претерпевающего разложение при потенциале заряда выше 4 В, при этом ячейка циклируется обратимо. Показано, что при длительном выдерживании электрода после разряда (несколько часов) весь пероксид лития превращается в карбонат лития.