Электрохимические и другие процессы, протекающие в литиевых аккумуляторах
Процессы на металлическом литиевом электроде. Характерная особенность литиевого электрода состоит в том, что во всех электролитах его поверхность самопроизвольно покрывается тонкой (толщиной в единицы нанометров) пассивной пленкой, обладающей свойствами твердого электролита с проводимостью по ионам Li+; такая пленка не препятствует анодному растворению лития, но предотвращает взаимодействие лития с электролитом, т.е. предотвращает саморазряд. Анодное растворение лития при разряде аккумуляторов
Li→Li+ + e (4.10.1)
в апротонных электролитах протекает без особых осложнений. При заряде на отрицательном литиевом электроде происходит обратный процесс — катодное осаждение лития
Li+ → e→Li. (4.10.2)
Как анодный, так и катодный процессы могут протекать с достаточно большой скоростью, примерно так же, как в первичных литиевых элементах. Типичные значения тока обмена литиевого электрода составляют доли и единицы миллиампер на квадратный сантиметр. Поляризация литиевого электрода относительно мала и определяется, главным образом, прохождением заряда через пассивную пленку. Состав и структура пассивной пленки зависят от технологии изготовления электрода, состава электролита, времени контакта электрода с электролитом; пленка представляет собой сложную гетерогенную композицию из солевых и полимерных компонентов. Важно то, что пленка проявляет свойства твердого электролита с проводимостью по ионам лития. Именно проводимость пленки зачастую определяет -поляризацию литиевого электрода. Уже указывалось, что основные проблемы функционирования электрода из металлического лития связаны с дендритообразованием и инкапсулированием. Проводятся интенсивные поиски составов электролитов, которые позволяли бы избежать образования дендритов. Примером такого электролита может служить раствор гексафторарсената лития (LiAsF6) в 1,3-диоксо-лане с добавкой трибутиламина (эта добавка препятствует полимеризации диоксолана).