Механизм и кинетика переходных процессов на межфазных границах электрохимических преобразователей энергии на основе низкотемпературных твердых электролитов

Практическая значимость исследований и разработок подтверждается 12 авторскими свидетельствами и актами внедрения в ОАО «Литий – элемент» (г. Саратов), а также НИИ ГИРИКОНД (г. Санкт-Петербург) при промышленном производстве ионисторов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Методика оценки концентрации электронных дефектов в низкотемпературных твердых электролитах с использованием величины потенциала индифферентного электрода относительно обратимого металла. Величины этих концентраций и их соответствие экспериментальным результатам автора и независимых исследований.

2. Результаты исследования электрохимического разложения электролита CU4RDCI3I2. Величины потенциалов двухступенчатого разложения, природа лимитирующих стадий процесса.

3. Экспериментальные результаты исследования электродной реакции с участием электронных дефектов на индифферентном электроде в электролите CU4R.DCI3I2. Природа лимитирующей стадии и основные кинетические параметры реакции: сопротивление переноса заряда и коэффициент диффузии дефектов.

4. Результаты исследования осаждения меди на индифферентном электроде в электролите Сг. Природа лимитирующей стадии.

5. Результаты исследования кинетики электродного процесса на медном электроде в электролите CU4R.DCI3I2 при потенциалах, близких к равновесному. Доказательства положения о блокировании при этих потенциалах реакции осаждения растворения меди слоем оксидов медика поверхности электрода и протекании вследствие этого реакции с участием электронных дефектов. Природа лимитирующей стадии и кинетические параметры этой реакции на медном электроде: величины сопротивления переноса заряда и концентрации дефектов в электролите у медного электрода.

6. Положение о разрушении слоя оксидов на медном электроде при потенциалах более 10 мВ и деблокировании реакции с участием меди. Природа лимитирующей стадии этой реакции и величины ее кинетических параметров при потенциалах 30…100 мВ: скорость роста игл и дендритов, скорость увеличения толщины основы электрода и их зависимость от потенциала.

7. Результаты исследования реакции осаждения – растворения меди при потенциалах более 100 мВ. Основные кинетические параметры лимитирующей стадии процесса.

8. Методика определения величины дырочной проводимости низкотемпературных электролитов из значения катодного предельного тока на индифферентном электроде. Величины расчетной в условиях термодинамического равновесия и реальной дырочной проводимости СиДС.

9. Доказательства применимости уравнений диффузионной кинетики при отсутствии термодинамического равновесия в ячейках с блокирующим и обратимым электродами.

10. Методика оценки скорости химического взаимодействия иода с низкотемпературными электролитами после электрохимического разложения электролита. Экспериментальные результаты исследования взаимодействия иода с электролитом ОиД. Величины кинетических параметров этого процесса: коэффициента диффузии йода в продуктах взаимодействия и скорости убыли йода с поверхности электрода в электролит.

11. Результаты оценки концентрации потенциалопределяющей примеси электронных дефектов в серебропроводящих электролитах. Положение о блокировании реакции растворения – осаждения серебра в Ag4RbI5 при потенциалах, близких к равновесному, оксидной пленкой на поверхности электрода и протеканием вследствие этого только электродной реакции с участием электронных дефектов.

12. Результаты исследования электродной реакции растворения серебра при потенциалах, превышающих потенциал разрушения оксидной пленки. Природа лимитирующих стадий этой реакции при различных потенциалах и величины ее кинетических параметров: свободной граничной энергии ступеней растворения, критической работы образования центров растворения, количества атомов в критическом центре растворения и плотности тока обмена.