Cтраница 1
Создание источников тока с неводными электролитами и развитие электрохимических исследований в неводных растворах: привели к появлению ряда работ, в которых в той или иной степени затрагивается электрохимическое поведение углеродных материалов. Хотя эти исследования не носят пока систематического характера, учитывая важность и будущие перспективы этого вопроса, мы перечислим кратко основные полученные результаты. [1]
Для создания источников тока с высокими удельными мощностями наиболее пригодны системы, электроды в которых подвергаются малой поляризации, могут быть изготовлены незначительными по толщине и располагаться на минимальном расстоянии друг от друга. При соблюдении этих условий емкость источника тока в меньшей степени зависит от интенсивности разряда. [2]
О целесообразности создания источников тока на основе лития известно довольно давно. Успехи, достигнутые в 60 - х годах в области получения и обработки металлов, а также в области создания неводных электролитов, позволили реализовать эту возможность, изготовить литиевый элемент и продемонстрировать его преимущества, которые ранее были предсказаны теоретически. [3]
Приведенное перечисление систем, предложенных для создания источника тока с органическими растворителями, показывает, что в качестве отрицательного электрода несомненными преимуществами обладает литиевый. Что касается положительного электрода, то для этой цели может использоваться, в принципе, любое из большого числа веществ, способных восстанавливаться. Американский обозреватель Ла-вуйе [59] в связи с этим справедливо отмечает, что случайный наблюдатель не сразу заметит, что имеются комбинации элементов и соединений, которые еще не были испытаны для создания источника тока. Это не вызывает удивления, поскольку, как уже отмечалось во введении, использование неводных растворителей позволяет применить, в принципе, любую систему окислитель-восстановитель для создания источников тока, ибо всегда можно подобрать растворитель, совместимый с электродными материалами. [4]
Из изложенного следует, что при создании источников тока, которые, как правило, должны быть автоматическими, возникают трудности. Иметь источник тока большой мощности только для обеспечения начального режима поляризации и малой мощности - для поддержания параметров защиты в период эксплуатации металлоконструкции весьма заманчиво. Однако это целесообразно, если на одном предприятии имеется много конструкций, для которых применяется анодная защита. [5]
Наиболее важной задачей следует считать, по-видимому, создание источников тока для транспорта. [6]
Она восстанавливается с присоединением четырех электронов, поэтому это вещество обладает низким эквивалентным весом и может быть использовано в паре с литием для создания источника тока с высокой удельной энергией. Таким образом, для создания положительного электрода в источниках тока можно использовать органические вещества разных классов, однако, при этом следует учитывать эквивалентный вес вещества. [7]
Несмотря на большое число предложенных веществ, в реальных разработках источников тока используется лишь небольшое число растворителей. В работах американских исследователей для создания источников тока с литиевым электродом используются чаще всего циклические эфи-ры - пропиленкарбонат и у-бутиролактон. [8]
Как видно из табл. 1, наибольшей удельной энергией обладает пара литий - фтор. Однако, такую систему практически реализовать пока невозможно вследствие сильной коррозии большинства материалов под действием фтора. Для создания источника тока на основе органических растворителей в настоящее время предложено большое число систем, из которых практически разрабатывается лишь несколько. [9]
Третьим компонентом источника тока является электролит. В случае систем, перечисленных в табл. 1, ни электролит, ни тем более растворитель не принимают участия в электродных реакциях и, следовательно, для создания по крайней мере первичных источников тока могут, в принципе, использоваться любые электролиты. В научной и патентной литературе приведено значительное количество растворителей и электролитов, пригодных для создания источников тока с литиевым электродом. Они будут рассмотрены в двух последующих главах. [10]
Приведенное перечисление систем, предложенных для создания источника тока с органическими растворителями, показывает, что в качестве отрицательного электрода несомненными преимуществами обладает литиевый. Что касается положительного электрода, то для этой цели может использоваться, в принципе, любое из большого числа веществ, способных восстанавливаться. Американский обозреватель Ла-вуйе [59] в связи с этим справедливо отмечает, что случайный наблюдатель не сразу заметит, что имеются комбинации элементов и соединений, которые еще не были испытаны для создания источника тока. Это не вызывает удивления, поскольку, как уже отмечалось во введении, использование неводных растворителей позволяет применить, в принципе, любую систему окислитель-восстановитель для создания источников тока, ибо всегда можно подобрать растворитель, совместимый с электродными материалами. [11]
Однако, несмотря на большое число веществ, предложенных для использования в качестве положительного электрода, именно создание положительного электрода тормозит развитие источников тока с литиевым отрицательным электродом. Недостатки катодов, связанные с малыми разрядными токами, относительно большим эквивалентным весом, значительной поляризацией и ускоренным саморазрядом, в большой степени компенсируют выигрыш энергии от использования литиевого электрода. Тем не менее, результаты разработок последних лет показывают жизнеспособность источников тока с литиевым электродом на основе органического электролита. В последующих разделах будут подробно рассмотрены отдельные вопросы создания источников тока с высокой удельной энергией и будут приведены характеристики элементов и аккумуляторов, находящихся в настоящее время на разных стадиях разработки. [12]
Приведенное перечисление систем, предложенных для создания источника тока с органическими растворителями, показывает, что в качестве отрицательного электрода несомненными преимуществами обладает литиевый. Что касается положительного электрода, то для этой цели может использоваться, в принципе, любое из большого числа веществ, способных восстанавливаться. Американский обозреватель Ла-вуйе [59] в связи с этим справедливо отмечает, что случайный наблюдатель не сразу заметит, что имеются комбинации элементов и соединений, которые еще не были испытаны для создания источника тока. Это не вызывает удивления, поскольку, как уже отмечалось во введении, использование неводных растворителей позволяет применить, в принципе, любую систему окислитель-восстановитель для создания источников тока, ибо всегда можно подобрать растворитель, совместимый с электродными материалами. [13]
Однако необходимо учитывать, что по достижении определенной разности потенциалов на электродах источника тока становится возможным протекание реакций с участием молекул растворителя. Так, в водных растворах, когда разность потенциалов между электродами превышает - 1 23 В ( см. табл. VI. Поэтому создание источника тока с водными растворами электролитов и с ЭДС1 23 В с точки зрения электрохимической термодинамики кажется невозможным. На самом деле созданы источники тока, использующие водные растворы с ЭДС 1 23 В. [14]
Потребность в автономных источниках энергии интенсивно возрастает. Чтобы получить необходимые тактико-технические характеристики различных автономных устройств, необходимо производить большое количество вариантов источников тока каждой из обеспеченных в сырьевом и технологическом отношении электрохимических систем. Ведется широкая разработка новых источников энергии, позволяющих повысить наиболее важные для пользователя эксплуатационные характеристики, иногда даже при ухудшении других параметров. Наряду с этим происходит дальнейшее совершенствование конструкции и технологии производства традиционных источников тока. В последнее время расширяется использование новых перспективных электрохимических систем. Химические источники тока на основе этих систем улучшаются в конструктивном и технологическом отношении. Анализ их параметров позволяет получить представление как об объектах применения, так и о тактико-технических характеристиках этих объектов. Известно, что научно-техническая информация о достижениях в области создания источников тока быстро устаревает. Монографии, в которых были бы обобщены вопросы выбора, применения и обслуживания современных малогабаритных первичных источников тока, в нашей литературе отсутствуют. В ней на основе системного подхода рассмотрен круг вопросов, которые приходится решать конструкторам и потребителям автономной аппаратуры при выборе и эксплуатации химических источников тока. [15]