Содержание

Магниевый анод в водонагревателе для чего он нужен?

Магниевый анод в водонагревателе служит для снятия электрохимической коррозии и препятствует образованию сильной накипи на нагревательных элементах (ТЭНах) в процессе нагрева воды. Анод вступает в химическую реакцию с водой, смягчая ее и принимая на себя воздействие жесткой воды. Под действием этих процессов он разрушается, но благодаря этому увеличивается срок службы ТЭНа, а самое главное, сварные швы внутреннего бака водонагревателя защищаются от коррозии. Благодаря аноду накипь на нагревательном элементе образуется не твердая, а рыхлая (образуется гидроксид магния) и при очередном обслуживании бойлера ее легко будет очистить.

Анод это важная деталь в водонагревателе, так как если вышел из строя нагревательный элемент (ТЭН), его заменить особого труда не составит, но если сварные швы дадут течь, бойлер придется нести на свалку, ремонту он уже не подлежит.

Выдержка из инструкции к водонагревателю “Аристон”:

“Магниевый анод является неотъемлемой составной частью системы защиты водосодержащей емкости от коррозии. Необходимо ЕЖЕГОДНО проверять его состояние. При сильном изнашивании анод необходимо заменить. Гарантия на водосодержащую емкость при изношенном магниевом аноде (остаточный объем менее 30%) недействительна. Необходимо производить его замену не реже 1 раза в 24 месяца. Магниевый анод является расходным материалом, и не подлежит замене по гарантии.”

Выдержка из инструкции к водонагревателю “Термекс”:

“Магниевый анод необходимо заменять не реже одного раза в год. Если вода содержит большое количество химических примесей, то магниевый анод необходимо менять чаще. Образование накипи на ТЭНе может привести к выходу его из строя, что не является гарантийным случаем, и его замена не входит в гарантийные обязательства изготовителя и продавца.”

Выдержка из инструкции к водонагревателю “Электролюкс”:

“Внутренние резервуары изготовлены из высококачественной медицинской нержавеющей стали. В качестве дополнительной защиты внутреннего бака от коррозии водонагреватель оснащен магниевым анодом. Ежегодное техническое обслуживание должно включать в себя обязательную проверку наличия накипи на ТЭНе и внутренней полости водосодержащей емкости, а так-же состояние магниевого анода. В случае 30% и более износа магниевого анода – анод необходимо заменить на новый”.

Выдержка из инструкции к водонагревателю “Поларис”:

“При использовании водонагревателя с «жёсткой» водой с большим количеством растворённых в ней минеральных солей, внутренняя поверхность бака, а также поверхности ТЭНа и анода с течением времени покрываются отложениями и накипью. Обросший отложениями или сильно изношенный магниевый анод замените новым. Для обеспечения хорошего качества воды и долгой службы водонагревателя производите замену анода по мере его износа, но не реже 1 раза в год.”

Таким образом, если не следить за состоянием магниевого анода, можно остаться без гарантии завода производителя. Следовательно, анод является важнейшей деталью, и мы рекомендуем его устанавливать в водонагреватель.

зачем нужен, замена, Ariston, Atlantic, Gorenje, Thermex

Зачем нужен анод?

Всем известно, что в бойлер встроен магниевый анод, а вот зачем он нужен, мало кто знает. Анод нейтрализует воду, забирая в себя соли некачественной воды. Плюс ко всему, твердый налет анод преобразует в мягкую накипь. Если бы бойлер был без анода, то бак бойлера превратился бы в центр коррозии. Ведь долговечного ничего не бывает. Бак, который изготавливается в большинстве случаев из нержавейки, в условиях длительной эксплуатации претерпевает изменения в условиях жесткой воды. Помимо этого стыковые соединения бака в условиях повышенной температуры меняют свою структуру и разрушаются. Химические реакции проходят постоянно по мере использования бойлера.

Встроенный анод предоставляет возможность использовать бойлер намного дольше и уменьшить затраты на электроэнергию.

Некоторые интересные плюсы различных производителей

Фирма «Gorenje» провела эксперимент, установив на старые образцы водонагревателей современные аноды. Это положительно сказалось на работе аппаратов. КПД увеличилось, а, значит, время подогрева воды значительно уменьшилось даже при полном баке.

Фирма «Atlantic» также экспериментировала с моделями своего бренда. Установив анод на различные модели, специалисты убедились в увеличении срока службы тэна аж наполовину.

Водонагреватели фирма «Thermex» отличается продолжительным сроком эксплуатации, поскольку некоторые аппараты имеют покрытия из стеклокерамики. Наряду с конкурентами, такой агрегат не боится плохой воды.

Принцип работы

Первой компанией, применившей магниевый анод, стала «Ariston». Она всегда отличалась производством качественной бытовой аппаратуры.

Магний является металлом, который активнее, чем сталь. Помещая магниевый анод в бойлер, вода насыщается катионами этого элемента. Они связывают образующийся при нагреве воды кислород, чем обеспечивается защита бойлера от коррозии.

Однако переизбыток этого расщепленного элемента влечет за собой образование рыхлой накипи за счет связки с анионами углерода. Но ее легко удалить из бойлера. Накипь образовывается в виде нерастворимого осадка и оседает на самом аноде.

Почему магниевый анод выходит из строя?

При работе бойлера происходит расход магниевого анода. Это связано с тем, что коррозия в баке нейтрализуется. Если вы часто используете бойлер и качество используемой воды низкое, то готовьтесь к скорой замене анода.

Замена магниевого анода

Магниевый анод представляет собой штырь из металла с нанесенным сплавом магния с приблизительной толщиной 15мм. На конце цилиндрического стержня нанесена резьбовая шпилька из металла. Длина штыря 140-660 мм, а стержня – 14-25 мм.

Техническую исправность магниевого анода нужно брать под визуальный контроль. Изношенность анода может плохо сказаться на работоспособности бойлера.

У всех изготовителей конструктив анода отличается. Этот факт обрекает потребителей на замену приобретать только тот анод, который подходит к модели бойлера. При эксплуатации бойлера от 15 месяцев следует извлечь анод и проверить его за износ.

После этого срока эксплуатации анод скорее всего будет изношен и его следует заменить. Анод шпилькой выкручивается из резьбового отверстия фланца тэна.

Процесс замены магниевого анода, а также чистка тена, показаны в нижеследующих видео.

Существует несколько критериев того, что пора производить замену анода или постараться выполнить прочистку аппарата:

  • при включении нагревательного прибора срабатывает защита. Это происходит из-за толстого слоя накипи на тэне;
  • отсутствует нагрев воды при работающем бойлере;
  • корпус бойлера бьет током.

Советы

  • Чаще проверяйте на слух работу аппарата. Если услышите шипение при нагреве, то нагревательному элементу не хватает контакта, и он стал покрываться налетом.
  • При прошествии некоторого времени советуем заглядывать внутрь бойлера. Если увидите 50%-е разрушение анода, то можно уже искать замену, чтобы наверняка защитить водонагреватель.
  • Не допускайте работу аппарата без анода.
  • Старайтесь чистить бойлер чаще, чем прописано в паспорте на изделие. Это продлевает ему срок эксплуатации.

«Для чего нужен анод в водонагревателе?» – Яндекс.

Кью

Анод размягчает накипь на ТЭНе, предохраняет водонагреватель от коррозии и продлевает его эксплуатационный срок. Без этого элемента прибор для нагрева воды ржавеет изнутри и становится непригодным для использования, не отработав даже треть заявленного производителем периода.

Так происходит потому, что основная масса водонагревательного оборудования комплектуется металлическим баком, а он, конечно, ржавеет при контакте с водой. Необходимый для химической реакции кислород хоть и в небольших количествах, но все же присутствует в водопроводной воде.

Ключевые характеристики

Анод – это металлический стержень с резьбой и магниевым покрытием толщиной от 10 до 30 мм. Крепится к фланцу ТЭНа и ставится внутрь водонагревательной емкости.

Магний, также, как и металл, взаимодействует с водой, но проявляет большую активность. Выделяющийся при нагреве воды кислород сначала окисляет магниевый анод и лишь после его полного разрушения воздействует на внутреннюю поверхность бака.

Анод с магниевым сплавом называется жертвенным и относится к расходным материалам. Имеет слабый электрохимический потенциал. Дешево обходится в промышленном производстве и позволяет не поднимать цену на готовые водонагреватели. Подлежит замене при износе от 60% и более.

Полезный совет!

Ежегодно во время плановой чистки водонагревательного оборудования внимательно осматривайте магниевый анод. Если он сильно поврежден, заменяйте на новый, чтобы избежать возникновения коррозии на стенках бака.

Другие разновидности анодов

Анод с титановым покрытием называется активным. От магниевого отличается тем, что работает постоянно и в замене не нуждается. Функционирует как измерительный и питающий электрод. Получает ток от внешнего источника напряжения. Эффективно оберегает водонагреватель от коррозии на протяжении всего эксплуатационного периода, но стоит дороже.

Какой анод выбрать – магниевый или титановый

Стоит ли вкладываться в дорогое оборудование или проще изначально заплатить меньше, а потом менять анод по мере надобности вопрос неоднозначный. Если средства позволяют, есть смысл приобрести

водонагреватель с титановым анодом, и навсегда забыть о потребности в расходниках.

Когда же бюджет ограничен, лучше остановиться на технике с магниевым элементом. Если вовремя менять анод, водонагреватель будет нормально работать и не создаст вам никаких проблем.

Зачем и для чего нужен магниевый анод в водонагревателе с сухим теном (Аристон)

Часто владельцы водонагревателей сталкиваются с необходимостью очистки бака от накипи и ржавчины, во время которой следует проводить замену магниевого анода. Что это за элемент бойлера и какая роль ему отведена нужно знать всем, кто имеет в доме водонагреватель.

Фото 1 Магниевые андоны для водонагревателя

Магниевый анод для водонагревателя: для чего нужен?

Основным материалом, используемым для изготовления внутренних баков, выступает нержавеющая сталь, которая, в свою очередь, представляет собой сплав железа с углеродом. При нагревании кислород, находящийся в воде, начинает выделяться, взаимодействуя со стальными емкостями бака, в результате чего происходит процесс образования оксида. Именно поэтому для защиты внутренней поверхности водонагревателя производители используют защитную эмаль, которая продлевает срок эксплуатации изделия и делает его безопасным.

Фото 2 Процесс образования оксида на аноде

Идеальных материалов нет, поэтому при постоянном использовании водонагревателя температурные перепады провоцируют появление трещин в защитном слое, что приводит к началу процесса окисления.

Для защиты стенок от разрушающего воздействия коррозии необходимо устанавливать специальный магниевый анод. Это стержень, изготовленный из нержавеющей стали с нанесенным слоем магниевого сплава. Крепление осуществляется посредством резьбовой части рядом с нагревательным прибором.

Видео 1 Снятие и чистка ТЭНа, замена магниевого анода – пошаговое руководство

Если представить, что внутри нагревателя воды нет анода, на внутренней поверхности бака начинается процесс образования гальванического пара, приводящий к ускоренному появлению коррозии и разрушению бака.

Потенциал материала внутренней поверхности бака существенно ниже, чем иных материалов изделия. При установке магниевого анода с пределом потенциала ниже поверхности бака, основной процесс окисления приходится на него, соответственно, бойлер не начнет ржаветь изнутри. Говоря иными словами, при отсутствии анода его роль исполняет сам бак.

Если взять еще не использованный анод, являющийся внутренней деталью бойлера, то он выглядит как стержень сероватого оттенка, со слегка шероховатой поверхностью. После некоторого времени эксплуатации водонагревателя на стержне появляются следы коррозийных процессов, но бак при этом будет оставаться целым. Если при плановой проверке бака вы отметили, что более 50% анода покрыто глубокими кратерами, а сам материал крошится, обязательно замените его на новый, но с сохранением всех параметров прежнего.

Почему используется магниевый анод?

Некоторых интересует, почему именно магниевый анод используется в водонагревателях. Смысл заключается в том, что у магния невысокий потенциал. Кроме того, магний по стоимости довольно дешевый, поэтому его использовать выгодно и достаточно эффективно. При контакте с магниевым стержнем  соль не будет исчезать, а просто отложится  на его поверхности.

Фото 3 Отложение соли на магниевом аноде

В процессе замены анода, следует одновременно и удалить накипь со стенок бака и нагревательного элемента, что позволит существенно продлить период работы водонагревателя и существенно повысить качество получаемой горячей воды.

Полезные советы

Чтобы ваш водонагреватель всегда был в порядке и функционировал долгое время, следует воспользоваться такими рекомендациями:

  • Независимо от того, какое время используется бойлер, постоянно контролируйте его состояние, если при его работе слышно незначительное шипение, то это свидетельствует о том, что нагревательный элемент уже покрыт накипью и требуется безотлагательная его замена;
  • Налет соли – он будет в любом случае, независимо от качества воды, но когда  солей излишне много, даже самый надежный и качественный анод не справляется с ней, поэтому проверять необходимо чаще, чем единожды в год;
  • Время от времени проверяйте  анод, вернее показатель его износа, первая проверка примерно через 6 месяцев после его приобретения, и если вы нашли даже минимальные следы его износа, следует произвести замену;
  • Если в бойлере отсутствует  анод, запускать его в работу категорически запрещено. Некоторые при замене часто включают бойлер, не поставив новый элемент, откладывая это на потом, но стоит помнить, что анод – это дешевый элемент, а вот последствия работы без него обойдутся вам намного дороже;
  • В процессе замены все вентили воды необходимо закрыть, а питание отключить.

Производители водонагревателей рекомендуют чистить их от накипи минимум 1 раз в год. При активной эксплуатации можно и чаще, так как постоянное использование бойлеров приводит к возникновению налета и накипи, оседающих на стенках бака. Естественно, это приводит к ухудшению работы водонагревателя, тогда как профилактическая проверка и замена магниевого анода помогут значительно увеличить срок эксплуатации бойлера и сэкономить деньги  на ремонте.

Как почистить водонагреватель и заменить магниевый анод

Учитывая то, что со временем накопительный водонагреватель покрывается известковым налетом, его необходимо регулярно (не менее 1 раза в год-полтора) чистить. Здесь же мы расскажем, как заменить магниевый анод своими руками.

Что является признаками загрязненного ТЭНа:

  • бойлер часто включается и выключается;
  • едва слышное шипение во время работы;
  • вода не греется или греется слишком медленно.

Если ТЭН покрыт известковым налетом, на нагрев воды тратится больше времени и, соответственно, электроэнергии.

Независимо от того, какой фирмы у вас водонагреватель, процесс очистки ТЭНа и его извлечения в принципе мало чем отличается.

Для начала отключаете полностью бойлер от сети и перекрываете подачу холодной воды. Полностью ее сливаете через точку подвода холодной воды. Лучше подсоединить шланг, поскольку поток воды будет неконтролируемым и зальет все вокруг.

Когда всю воду слили, с помощью крестовой отвертки откручиваете и снимаете защитный кожух. После того, как снимите его, сфотографируйте нагревательный элемент со всем подключением, чтобы восстановить потом все как было.

Далее откручиваете все гайки, снимаете датчики и фланец. Аккуратно расшатываете ТЭН и вынимаете его. Не забудьте поставить чашу, чтобы сливалась вода.

Если ТЭН рабочий, его достаточно просто почистить. Для этого плоской отверткой очень аккуратно снимаете налет. Когда чистка проводится регулярно, налет еще не успевает затвердеть и легко снимается, в противном случае его придется растворять в лимонной кислоте. Для этого растворите 50 грамм лимонной кислоты в литре воды и замочите на сутки-двое ТЭН, после чего также отверткой снимаете налет.

После того, как ТЭН очистили, откручиваете магниевый анод и вставляете новый. Сборка проводится в обратном порядке, все датчики подключаете, опираясь на ранее сделанное фото. Проверить работу ТЭНа можно только после того, как бойлер заполнили водой и проверили, нет ли где протечки.

Для чего нужен магниевый анод для водонагревателя? Что такое?

Практически, каждый, у кого в доме установлен накопительный водонагреватель, обязательно проводит очистку бойлера от ржавчины и образовавшейся накипи. Во время таких работ, часто приходится менять магниевый анод. Эту деталь можно отнести к самой недолговечной и быстро выходящей из строя. Прежде чем начать подробный разговор о магниевом аноде, давайте немного поговорим о самом водонагревателе.

Что это за устройство?

Для владельцев загородных домов, ответ на часто задаваемый вопрос: Что такое водонагреватель, не вызывает никаких трудностей. Его внешний вид напоминает емкость, определенного объема, в которую вмонтирован нагревательный элемент. Главная задача любого такого устройства нагреть воду. Сегодня известно несколько моделей, которые могут работать от разного питания. Их можно включить в розетку, подсоединить к газоснабжению.

Водонагреватели делятся на два типа:

  • Бытовые;
  • Промышленные.

Последние имеют большую мощность и используются на производстве. Самое большое распространение получили бытовые системы. Они отличаются небольшими размерами и меньшей производительностью. Эти устройства монтируют там, где отсутствует подача горячей воды. В основном это старые районы городов, поселки, где нет централизованной подачи воды.

Водонагреватели разделяются также по типу топлива:

  • Электрические;
  • Газовые;
  • Комбинированные;
  • Твердотопливные;
  • Солнечные;
  • Жидкотопливные.

Самыми распространёнными считаются газовые и электрические устройства.

Что такое магниевый анод в водонагревателе?

Чтобы понять, для чего нужен магниевый анод для водонагревателя, необходимо сначала ознакомиться с конструкцией анода. Он имеет вид тонкого стержня, покрытого магниевым сплавом. Толщина слоя может достигать 15 миллиметров. Его монтируют недалеко от ТЭНа. Иногда он специально устанавливается в верхней части нагревательного бака. Максимальный диаметр анода достигает 25 миллиметров, а длина может превышать 600 мм.

Стоимость такого магниевого анода намного меньше, чем его аналоги. Именно поэтому он завоевал большую популярность. Безусловно, зная конструкцию этой детали, можно попробовать ответить на постоянный вопрос: что такое магниевый анод в водонагревателе? Ответ лежит на поверхности.

Назначение анода

Основным материалом, из которого изготовлены внутренние баки бойлеров, является сталь и ее сплавы. От ее прочности зависит время эксплуатации водонагревателя. В состав воды всегда входит кислород, который начинает выделяться после нагрева. Стальные стенки вступают в реакцию с таким окислителем, образуется оксид железа или просто ржавчина.

Конечно, делается все, чтобы обезопасить стенки емкости. Но, к сожалению, пока еще не придумали идеального покрытия. Большие температурные перепады становятся причиной возникновения микротрещин, защитный слой начинает пропускать окислитель.

Для чего нужен анод в водонагревателе? В его функции входит защита металлических поверхностей бойлера от разрушающего действия кислорода. Магниевый анод, установленный внутрь бака, максимально воспринимает разрушающее действие кислорода, продлевая, таким образом, срок эксплуатации водонагревателя.

Для чего нужен магниевый анод в водонагревателе?

Такой анод-протектор выполняет несколько основных задач:

  • Защищает бак от появления ржавчины;
  • Защищает ТЭН от накипи;
  • Делает воду намного мягче.

При эксплуатации системы, постепенно происходит разложение магниевого анода, он полностью растворяется, после чего разрушается стальной стержень. Надо сказать, что разложение анода, не меняет водный химический состав. Благодаря этому, такая химическая реакция не оказывает вредного воздействия на человеческий организм.

На периодичность замены влияют определенные факторы:

  • Качество воды;
  • Частота использования водонагревателя.

Все эти факторы влияют на долговечность работы анода. Максимальный срок его эксплуатации равен 7 годам. Но, чтобы водонагреватель всегда хорошо работал, чтобы было меньше поломок, профессионалы советуют делать ежегодную замену, во время проведения профилактических работ.

Магниевый анод для бойлера — зачем нужен, принцип работы, замена: tvin270584 — LiveJournal

Про анод в водонагревателе, его свойства и принцип работы нужно знать все, потому что он влияет на срок службы. Если не менять его, это плохо сказывается на продолжительности работы бойлера. В статье мастер сантехник расскажет, что это такое, для чего нужен и как выполнить замену.

Что такое магниевый анод, как он работает

Анод представляет собой стержень сероватого цвета с гладкой поверхностью. Обычно выполняется в виде тонкого цилиндрического элемента с резьбовой металлической шпилькой на одном конце. Длина такого стержня с магниевым покрытием, в зависимости от модели бойлера, может составлять от 14 до 25 миллиметров.

Принцип работы комплектующего следующий. Анод вкручивается шпилькой в резьбовое отверстие фланца нагревательного элемента (ТЭН), после чего эта пара помещается внутрь корпуса бойлера. Через некоторое время эксплуатации поверхность магниевого анода перестает быть гладкой. Она приобретает вид побитой коррозией. Именно таким образом он защищает стенки бойлера от разрушения. Если вовремя менять деталь, то внутренняя часть водонагревательного бака будет оставаться целой многие годы.

Таким образом анод является расходным комплектующим. Говоря научным языком, все окислительные процессы, происходящие при множественных циклах нагрева воды внутри прибора, при наличии магниевого стержня сказываются именно на нем, но не на стенках бака. Это происходит по причине того, что именно стержень имеет меньший электрохимический потенциал.


Как определить, подлежит ли деталь замене

Визуально и на слух в процессе использования бойлера определить, пришло ли время менять установленный внутри магниевый анод, можно по следующим признакам:

  • Бойлер стал гораздо дольше нагреваться;
  • Прибор часто отключается и включается повторно;
  • Вытекающая из крана горячая вода стала мутной, с неприятным запахом;
  • Во время работы водонагревательного бака слышны шумы.

Если хоть один из указанных выше признаков присутствует, следует задуматься о замене магниевого анода – недорогого расходного элемента, способного выступить в роли «жертвы».


Как заменить магниевый анод

Процесс замены магниевого анода в бойлере довольно простой. Извлечь из водонагревательного прибора старый анод и установить на его место новый сможет каждый, даже без наличия специальных навыков. Но при проведении данной процедуры следует учитывать, что у каждого производителя своя модификация, соответственно, покупать стоит только оригинальное комплектующее. Поэтому предпочтение в данном плане лучше отдать посещению сервисного центра или специализированной торговой точки.
Если вы не знаете, чем заменить старый, возьмите его в магазин. Деталь нужно выбирать по диаметру резьбы. Например, в модели Thermex Flat Plus номер — М4.


Состоит процедура из нескольких промежуточных этапов. На первом шаге необходимо отключить бойлер от электрической сети и слить с него всю жидкость. Ускорить выполнение данной процедуры поможет обратный клапан, однако разумным будет предварительно подсоединить шланг, дабы не забрызгать все вокруг.


На следующем шаге откручиваем кожух, который находится в нижней части бака. После этого видными окажутся термический датчик и фланец. Два последних также подлежат демонтажу.

Дальнейшие действия: путем легкого пошатывания вытягивается ТЭН. По причине того, что нагревательный элемент покрыт солевыми отложениями, на данном этапе могут возникнуть некоторые затруднения, поэтому действовать необходимо осторожно, дабы избежать повреждения детали.

Следующий шаг – демонтаж отслужившего свой срок анода, который расположен рядом с нагревательным элементом. Зачастую обнаруживается лишь пустой штырь, что является яркой демонстрацией разрушения магния. В любом случае деталь подлежит извлечению из гнезда.

Прежде чем установить новый магниевый анод, нужно выполнить такую процедуру, как удаление с ТЭНа накипи. В этих целях можно воспользоваться обычной отверткой.

Если налет слишком твердый и удалить его механическим путем не представляется возможным, хорошим вариантом станет лимонная кислота.
Делается это так:

  • В 1 литре чистой воды растворяется 40-50 граммов лимонной кислоты;
  • В полученную смесь приблизительно на 48 часов помещается нагревательный элемент;
  • Спустя двое суток ТЭН вынимается, промывается.

На последнем шаге после выполнения всех выше указанных действий бойлер собирается обратно в рабочее состояние. Следующий этап – проверка прибора на предмет корректности функционирования.
Когда водонагреватель снова готов к работе, открывается кран, бак наполняется холодной водой. При этом кран, из которого вытекает горячая жидкость, должен оставаться открытым. Когда из него потечет вода, это будет означать, что бойлер наполнен. Закрывать «горячий» кран сразу не нужно: необходимо дать баку и трубам промыться, избавиться от грязной жидкости.
Когда вытекающая из смесителя вода станет полностью чистой, кран закрывается. После этого следует дать бойлеру отстояться на протяжении не менее 30 минут. Таким методом удастся избавиться от конденсата, скопившегося на всех поверхностях. Также необходимо убедиться в полном отсутствии каких-либо протечек.


Как продлить срок эксплуатации прибора


Основные рекомендации:

  • Наличие шумов при работе изделия свидетельствует об образовании внутри корпуса прибора большого количества накипи, соответственно, необходимо выполнить чистку;
  • Присутствие в системе подачи к бойлеру холодной воды фильтра, значительно уменьшают концентрацию примесей, оседающих на поверхностях;
  • Если при визуальном осмотре анода обнаружилось, что он износился не менее чем на 50%, близится момент, чтобы его заменить;
  • Не стоит запускать в работу бойлер после снятия старого стержня, но еще до установки нового, так как все примеси в случае отсутствия магниевого анода осядут на ТЭНе, внутренних стенках емкости;
  • Процедуру чистки бойлера следует проводить не менее раза в год.

Что касается последнего пункта, то в случае интенсивной эксплуатации водонагревательного оборудования менять магниевый анод специалисты рекомендуют чаще, чем единожды за год. При этом также следует внимательно осматривать все внутренние поверхности бойлера на предмет наличия на них вредных бактерий. Последнее в большей степени влияет не на работу оборудования: накопившийся болезнетворные организмы способны нанести серьезный вред всем, кто пользуется водой из нагревательного бака.


Видео
В сюжете – Функции магниевого анода в водонагревателе, как заменить анод в бойлере

Приняв во внимание выше изложенную информацию, можно легко сделать следующий вывод: своевременная замена анода – залог длительной бесперебойной работы прибора и экономия средств, которые могут быть потрачены на дорогостоящий ремонт изделия.
В продолжение темы посмотрите также наш обзор Почему водонагреватель бьет током

Источник

https://santekhnik-moskva. blogspot.com/2020/05/Magniyevyy-anod-dlya-boylera.html

Как магниевый анод помогает бойлеру служить дольше и как его нужно обслуживать

Покупка электрического накопительного водонагревателя означает переход на новый уровень бытового комфорта, который предполагает, что такое благо цивилизации, как горячая вода, никогда больше не иссякнет в доме. Водонагреватель с баком-накопителем стоит немало и покупатель всегда надеется, что он прослужит ему долгие годы. Но рабочий ресурс такой техники не безграничен и зависит от ее конструкции, химического состава используемой воды и своевременного обслуживания. Все это важно и в равной степени определяет срок «жизни» домашнего бойлера.

Прежде чем сделать выбор в пользу той или иной модели накопительного водонагревателя, рекомендуем вам ознакомиться с тем, какую пользу может принести встроенный магниевый анод, непрерывно защищающий от коррозии стенки внутреннего бака с водой.

Конструкция внутреннего бака накопительного водонагревателя

Начать, безусловно, следует с конструкции накопительного бака, в котором осуществляется нагрев воды. Это важнейший элемент бойлера, от которого зависит его долгая жизнь. Производители предлагают внутренние емкости из пластика, стали и меди. Рабочее давление в накопителе может достигать 8 бар, что диктует возможность использования того или иного материала. Для небольших безнапорных приборов с баком на 30 л могут использовать пластиковую емкость, а баки напорных моделей на 50 – 100 л изготавливают из металла. Медный бак очень хорош в бойлере тем, что он обладает высокой стойкостью к коррозии и бактериям. Но ограниченное количество моделей и исключительная дороговизна таких устройств заставляет искать реальную альтернативу среди изделий со стальным баком.

Эти емкости делают либо из нержавеющей пищевой стали, либо из углеродистой стали с последующим внутренним покрытием из слоя эмали или стеклокерамики. Для качества и долговечности бака необходима прочность, термическая стойкость и однородная структура внутренней поверхности, а также надежное соединение защитного слоя покрытия с кристаллической структурой основного металла. Ведь если на его поверхности образуется трещина, то бак уже невозможно будет отремонтировать. А для баков из нержавейки важнейшим критерием является качество сварного шва, во многом определяющее срок службы прибора. Для лучшего сохранения температуры нагретой воды бак изолируется от корпуса специальным материалом с низкой теплопроводностью.

Сравнивая накопители из нержавейки и баки с покрытием, невольно задаешься вопросом, а какой же из них лучше и долговечней? Сложно дать однозначный ответ, ведь тут многое зависит от конкретного производителя и качества материалов. Например, нержавеющая сталь китайского производства не выдерживает никакого сравнения по качеству со шведской сталью. Сравнение цен устройств с нержавеющим и эмалированным накопителем не будет корректным, потому что первые традиционно стоят дороже. Из существующих на рынке ГВС моделей бойлеров с баками обоих типов производители дают примерно одинаковую гарантию, составляющую 7 – 8 лет, а на некоторые модели — до 10 лет. Но для того, чтобы водонагреватель прослужил отпущенный ему срок, внутренняя поверхность водяного резервуара нуждается в соответствующей защите и уходе.

Популярные 80-литровые бойлеры с магниевым анодом

Все что нужно знать о магниевом аноде: назначение, принцип работы, обслуживание

Для большинства людей далеких от элементарных понятий в электрохимических процессах словосочетание «магниевый анод» будет сродни китайской грамоте. А между тем, этот небольшой стержень, установленный внутри накопителя, является основным средством защиты от быстрой коррозии и разрушения бака. И от этого маленького металлического штырька зависит срок службы всего устройства.

Для чего нужен магниевый анод

Магниевый анод бойлера является единственным эффективным средством пассивной защиты внутренней поверхности бака и нагревательного элемента от электрохимической коррозии. Но если поломанный ТЭН не составит труда заменить, то прохудившийся бак уже ремонту не подлежит и бойлер придется выбрасывать. Нужно отдавать себе отчет в том, что анодная защита от коррозии не помогает при образовании накипи, на которую больше влияет качество водопроводной воды. Но скорость окисления анодом солей жесткой воды ограничена, поэтому для эффективной работы защиты рекомендуется дополнительное использование фильтров.

Все мы знаем, что такое ржавчина, но редко задумывается, откуда она берется. Любое изделие из стали рано или поздно подвергается воздействию коррозии, и материал внутреннего бака не является исключением. При нагреве воды происходит высвобождение кислорода, который вступает в активное взаимодействие с металлом бака и нагревателя, образуя ржавчину на их поверхности. Осыпаясь, ржавый налет приводит к истончению стенок накопителя и может вывести из строя ТЭН. Чтобы этого не происходило, внутри емкости водонагревателя устанавливают специальный стержень из магниевого сплава, обладающий большей активностью, чем железо. Он «отвлекает внимание» на себя и кислород переключается на разрушительные действия по отношению к аноду. Подобный отвлекающий маневр предупреждает коррозию металлических поверхностей бойлера, «принося в жертву» магниевый анод, который окисляясь, постепенно разрушается, снижая свои защитные свойства. Помимо этого анод снижает отрицательное влияние жесткой воды и блуждающих токов на внутренние элементы конструкции водонагревателя.

Наиболее подвержены коррозии сварные швы, имеющие неоднородную кристаллическую структуру, которой разрушение угрожает больше, чем основному металлу. Место сварки стального бака всегда является «слабым звеном» металлоконструкции, которое нуждается в особой защите — ведь емкость начинает ржаветь именно со сварного шва, в результате чего начинаются подтекания из внутреннего бака. Следует учитывать, что недорогая пищевая нержавейка, которую используют в качестве материала для накопителя, не обладает должной стойкостью. К сожалению, высококачественная нержавеющая сталь с хорошими антикоррозионными свойствами очень дорога и баки из нее сделали бы водонагреватели недоступными для массового потребителя.

Может сложиться впечатление, что защита нужна только емкостям из нержавейки, но это не так. Несмотря на то, что состав эмали в баках с покрытием подбирают в соответствии с коэффициентом расширения стали, но многократные циклы нагревания и охлаждения все равно приводят к трещинам и сколам защитной поверхности, давая воде доступ к открытому металлу. Поэтому баки со стеклокерамикой и эмалевым покрытием также могут иметь в своей конструкции защитные анодные стержни.

Популярные 100-литровые бойлеры с магниевым анодом

Вовремя меняйте анод

Анодная защита в виде магниевого стержня является расходным материалом, который разрушается во время работы водонагревателя. По мере окисления стержня уменьшается активная площадь ионного обмена, достигая со временем критического значения. После этого кислород принимается за остальные доступные металлические поверхности бойлера, поэтому остатки разъеденного коррозией анодного стержня требуют своевременной замены.

Продолжительность срока службы анода в разных моделях может отличаться и зависит от длины стержня, но в большинстве случаев его следует менять при износе 60 – 70 %, когда он уже перестает быть эффективным. Степень износа при этом определяется визуально во время планового обслуживания бойлера. В том случае, когда недостаток практики не позволяет определить степень износа анода, лучше его все же заменить, тем более что сделать это совсем просто. Если говорить о временном промежутке замены анода, то рекомендованная производителями периодичность составляет 1 – 2 года. Но лучше перестраховаться и делать это ежегодно. Допускается использовать для замены стержень больших размеров, который прослужит дольше штатного. Имейте в виду, что несвоевременная замена анода может привести к течи бака уже через полгода активной эксплуатации.

Плановое обслуживание бойлера заключается не только в замене защитного стержня, но и в очистке от накипи нагревательного элемента и стенок внутреннего бака. Это логично, потому что работы по плановой замене анода позволяют получить доступ к «внутренностям» прибора и этим грех было бы не воспользоваться. Бонусом проведения самостоятельного техобслуживания бойлера станет накопленный опыт и оценка степени загрязнения и скорости расхода магниевого стержня за прошедший период эксплуатации. Это поможет определиться на будущее, как часто стоит проводить такие работы.

Популярные плоские (тонкие) бойлеры с магниевым анодом

Как самостоятельно поменять анод

Магниевые стержни имеют различный диаметр, длину и размеры резьбовой части. Как правило, каждая модель бойлера рассчитана на собственные типоразмеры анода, но есть и стандартные конструкции, подходящие для многих моделей. Обычно анод устанавливается с помощью резьбовой шпильки во фланец водонагревателя рядом с ТЭНом.

А теперь рассмотрим алгоритм замены магниевого стержня на примере устройства настенного бойлера с расположением анода и ТЭНа на общей площадке нижнего фланца бака:

  • Прежде всего, следует обесточить прибор, а потом дождаться пока вода остынет;
  • Перекрыв подачу воды, открываем сливной кран и опорожняем бак через шланг;
  • Далее откручиваем крепление и снимаем нижнюю крышку, под которой находится термостат: наша задача состоит в том, чтобы его извлечь, предварительно отсоединив контакты;
  • Гаечным ключом откручиваем все болты крепления фланца, в котором установлен ТЭН и анод;
  • Аккуратно вынимаем фланцевый блок, подставив по отверстие таз для слива остатков воды. Как правило, блок вынимается с усилием из-за залипания кольцевого резинового уплотнения на посадочном месте;
  • Для удаления старого анода можно воспользоваться плоскогубцами или пассатижами. Новый стержень следует вкручивать по резьбе руками, не затягивая его слишком сильно;
  • Очищаем накипь на ТЭНе, аккуратно соскребая ее ножом с последующей зачисткой наждачной бумагой. Удаление накипи с ТЭНа улучшает его теплопроводность и делает энергопотребление более экономным;
  • Не забываем очистить внутренние стенки бака. Для этого можно использовать обычные средства для мытья посуды и очистки кафеля. После этого нужно тщательно ополоснуть бак под струей воды;
  • Сборка водонагревателя выполняется в обратном порядке. Перед проверкой работы агрегата не забудьте заполнить бак водой, после чего можно включить прибор в сеть. Не включая нагрев, откройте подачу воды до тех пор, пока из крана для горячей воды не потечет струя. На этом этапе нужно исключить возможные протечки, выполнив проверку всех соединений. Если с этим все в порядке, то бойлером можно пользоваться.

А как быть с водонагревателями, в которых установка анода не предусмотрена конструкцией? Можно самостоятельно сделать доработку в таких моделях, прикрепив магниевый стержень защиты к трубке термодатчика медной проволокой. Точно таким же образом можно решить проблему, когда невозможно извлечь шпильку разрушенного анода.

Общие рекомендации по защите бойлера для продления его срока службы

  • Самый первый и простой совет на все времена — всегда слушайте, как работает водонагреватель. Появление нового шума, шипения или гудения бака могут много сказать о возникших проблемах, так же как посторонние стуки двигателя позволяют мотористу делать безошибочную диагностику. Причин появления шумов в водонагревателе много, но это однозначный сигнал к необходимости проведения профилактических работ. Например, характерное шипение в баке при открытом кране горячей воды говорит о накипи на ТЭНе и наступившем времени замены защитного стержня;
  • При покупке нового водонагревателя выбирайте модель, оснащенную анодной защитой бака. Если у вас работает модель без защитного стержня, то просто следуйте рекомендациям производителя, либо сделайте «апгрейд», установив анод самостоятельно;
  • При наличии магниевого анода в конструкции никогда не допускайте работу бойлера без него, регулярно меняя через положенный срок;
  • Не поскупитесь на приобретение и установку фильтров, если используете жесткую водопроводную воду низкого качества. Это существенно снизит концентрацию солей и защитит устройство от образования накипи, а также позволит более эффективно работать магниевому аноду.

Справедливости ради нужно отметить, что используемые средства защиты иногда бывают бесполезными и неоправданными. Здесь в каждом отдельном случае нужно учитывать состав воды и режим эксплуатации нагревателя. Например, если вы не греете воду выше 55 °С, то накипь в бойлере практически не накапливается, но при этом возрастает риск появления бактерий легионеллы, предупреждение которого требует особой защиты. А при низкой минерализации воды с малым содержанием солей использование соответствующего фильтра будет излишней тратой денег. Когда для подачи используется жесткая вода, то лучше купить устройство, оснащенное «сухим» ТЭНом, который не боится накипи.

Что такое анод? – Знание

Анод

Анод – это электрод, через который обычный ток течет в поляризованное электрическое устройство. Распространенным мнемоническим символом является ACID для «анодного тока в устройство». Направление (положительного) электрического тока противоположно направлению потока электронов: (отрицательно заряженные) электроны вытекают из анода во внешнюю цепь.

Полярность напряжения на аноде по отношению к соответствующему катоду изменяется в зависимости от типа устройства и от его режима работы. В следующих примерах анод является отрицательным в устройстве, которое обеспечивает питание, и положительным в устройстве, которое потребляет электроэнергию.

В разряжающемся аккумуляторе или гальваническом элементе (диаграмма справа) анод является отрицательной клеммой, потому что именно здесь ток течет в «устройство» (то есть в аккумуляторную ячейку). Этот входящий ток переносится извне электронами, движущимися наружу, отрицательный заряд, текущий в одном направлении, электрически эквивалентен положительному заряду, текущему в противоположном направлении.
В перезаряжаемой батарее или электролитическом элементе анод – это положительный полюс, на который поступает ток от внешнего генератора. Ток через перезаряжаемую батарею противоположен направлению тока во время разряда; Другими словами, электрод, который был катодом во время разряда батареи, становится анодом, пока батарея заряжается.
В диоде анодом является положительный вывод на конце символа стрелки (плоская сторона треугольника), где ток течет в устройство. Обратите внимание, что обозначение электродов для диодов всегда основано на направлении прямого тока (направление, указанное стрелкой, в котором ток течет «наиболее легко»), даже для таких типов, как стабилитроны или солнечные элементы, где интересующий ток является обратным. Текущий.
В электронно-лучевой трубке анод – это положительный вывод, через который электроны выходят из устройства, то есть туда, где протекает положительный электрический ток.

Поток электронов
Поток электронов всегда идет от анода к катоду за пределами ячейки или устройство, независимо от типа элемента или устройства и режима работы, за исключением диодов, в которых обозначение электродов всегда предполагает ток в прямом направлении (указанном стрелкой), т.е.е., электроны текут в противоположном направлении, даже когда диод имеет обратную проводимость либо случайно (пробой нормального диода), либо конструктивно (пробой стабилитрона, фототок фотодиода).

Электролитический анод
В электрохимии анод – это место, где происходит окисление, и является контактом положительной полярности в электролитической ячейке. На аноде под действием электрического потенциала анионы (отрицательные ионы) под действием электрического потенциала вступают в химическую реакцию и выделяют электроны (окисление) которые затем текут вверх и попадают в цепь управления.Мнемоника: LEO Red Cat (потеря электронов – окисление, восстановление происходит на катоде) или AnOx Red Cat (окисление анода, восстановительный катод), или OIL RIG (окисление – это потеря, восстановление – это усиление электронов), или римско-католический и Ортодокс (Восстановление – Катод, анод – Окисление) или LEO лев говорит GER (Потеря электронов – это окисление, получение электронов – это восстановление).

Этот процесс широко используется при рафинировании металлов. Например, при рафинировании меди медные аноды, промежуточный продукт из печей, подвергаются электролизу в соответствующем растворе (таком как серная кислота) для получения высокой чистоты (99.99%) катоды. Медные катоды, полученные с помощью этого метода, также называют электролитической медью.


Жертвенный анод

Жертвенный анод, устанавливаемый «на лету» для защиты от коррозии металлической конструкции
При катодной защите металлический анод, который более реагирует на коррозионную среду защищаемой системы, электрически связан с защищаемой система и частично корродирует или растворяется, что защищает металл системы, к которой он подключен.Например, корпус корабля из железа или стали может быть защищен цинковым анодом, который растворяется в морской воде и предотвращает коррозию корпуса. Жертвенные аноды особенно необходимы для систем, в которых статический заряд создается под действием текущих жидкостей, таких как трубопроводы и плавсредства. Протекторные аноды также обычно используются в водонагревателях резервуарного типа.

В 1824 году, чтобы уменьшить воздействие этого разрушающего электролитического воздействия на корпуса судов, их крепления и подводное оборудование, ученый-инженер сэр Хамфри Дэви разработал первую и до сих пор наиболее широко используемую систему защиты от электролиза на море. Дэви установил расходуемые аноды, сделанные из более электрически реактивного (менее благородного) металла, прикрепленные к корпусу судна и электрически связанные, чтобы сформировать цепь катодной защиты.

Менее очевидным примером этого типа защиты является процесс цинкования железа. Этот процесс покрывает железные конструкции (например, ограждения) металлическим цинковым покрытием. Пока цинк остается неповрежденным, железо защищено от воздействия коррозии. Неизбежно происходит повреждение цинкового покрытия в результате растрескивания или физического повреждения.Когда это происходит, коррозионные элементы действуют как электролит, а комбинация цинка и железа – как электроды. Результирующий ток гарантирует, что цинковое покрытие будет потеряно, но основное железо не подвергнется коррозии. Такое покрытие может защитить железную конструкцию в течение нескольких десятилетий, но как только защитное покрытие израсходовано, железо быстро корродирует.


Анод – обзор | Темы ScienceDirect

7.
9.1.1 Установка систем с подаваемым током

Установка должна выполняться под наблюдением специалиста по коррозии, чтобы убедиться, что установка выполнена в соответствии с проектной спецификацией и чертежами.

Аноды наложенного тока следует устанавливать в соответствии с проектными спецификациями и чертежами. Следует проявлять особую осторожность, чтобы не повредить аноды и их подводящие провода во время установки. Тщательный контроль на этом этапе наиболее важен для надлежащей долгосрочной работы системы CP.

Аноды наложенного тока могут быть установлены одним или несколькими из следующих способов:

1.

Аноды могут быть опущены в кожух и могут выступать ниже концевого фитинга внизу.Этот метод позволяет извлекать или заменять анод без помощи дайвера.

2.

Аноды могут быть установлены на элементах платформы с использованием смещенных стальных конструкционных опор, прикрепленных к элементам платформы. Для замены анода требуется помощь водолаза.

3.

Аноды могут устанавливаться на дне моря, удаленно от конструкции. Аноды могут поддерживаться бетонным фундаментом и резервуарами плавучести, чтобы свести к минимуму возможность покрытия анодов грязью.

Поскольку аноды часто бывают хрупкими или имеют тонкопленочные электроосажденные покрытия, следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить их во время работы. Некоторые аноды специально предназначены для подвешивания за их кабельные хвостовики и могут быть опущены на место с помощью кабеля. Другие аноды, как правило, прямого погружения, могут нуждаться в опускании на место с помощью отдельных полипропиленовых тросов, поскольку их кабельные хвостовики предназначены только для электрических целей, а не для механического подвешивания.Перед началом установки анода необходимо проверить монтажные чертежи и рекомендации производителя.

Кабельные опоры должны быть устойчивыми к коррозии и располагаться так, чтобы изоляция кабеля не истиралась из-за движения кабеля под действием силы ветра или воды. Кабельные трассы также должны избегать участков, которые могут быть повреждены физическими операциями на конструкции.

Кабельные муфты должны быть полностью гидроизолированы с помощью соответствующего герметика.Гидроизоляция особенно важна с положительной стороны системы подаваемого тока, чтобы предотвратить локальную быструю коррозию и последующий отказ системы CP.

Следует отметить следующее:

Правильная очистка (обезжиривание и шлифовка) изоляции необходима для обеспечения водонепроницаемого соединения между изоляцией и компаундом для соединения кабелей. При ремонте изоляция должна включать не менее 50 мм изоляции кабеля с каждой стороны отремонтированного кабельного соединения.

Герметизация анода и хвоста кабеля для погруженных анодов обычно устанавливается на заводе. Перед установкой необходимо внимательно осмотреть корпус на предмет повреждений при транспортировке. Аноды, которые выступают из опорных труб или требуют центрирования через изолирующие втулки, могут потребовать проверки водолазом после установки.

Там, где вероятен осмотр или техническое обслуживание подводным погружением, на конструкциях должны быть размещены предупреждающие надписи, сообщающие об опасности электрических градиентов около анодов и о необходимости выключить систему перед погружением.

Должны быть установлены знаки, указывающие на наличие любых погруженных в воду кабелей или анодных опорных тросов, которые не имеют физической защиты.

Особое значение, которое необходимо проверить во время установки, – это убедиться, что материал и размер анода соответствуют соответствующим частям имеющегося стандарта, где это применимо, и / или утвержденным спецификациям.

Соединения проводникового кабеля с выпрямителем от анода (анодов) и конструкции должны быть механически надежными и электрически проводящими.Перед подачей питания на источник питания убедитесь, что отрицательный (-) провод подключен к защищаемой конструкции, положительный (+) провод подключен к аноду (анодам) и что в системе отсутствуют короткие замыкания. После включения источника питания постоянного тока с разрешения контролирующего специалиста по коррозии необходимо провести соответствующие измерения, чтобы убедиться, что эти соединения имеют правильную полярность.

Соединения между положительным соединительным кабелем и подводящим проводом (ами) от анода (ов) должны быть механически надежными и электрически проводящими.Соединения должны быть герметизированы, чтобы предотвратить проникновение влаги и обеспечить электрическую изоляцию от окружающей среды. Для подводных соединений требуются уплотнения, подходящие для давления воды и окружающей среды, в которой они могут находиться.

При установке подвесного анода, где требуется отдельная подвеска, следует позаботиться о том, чтобы подводящий провод не был натянут таким образом, чтобы не повредить подводящий провод анода или соединения.

При установке трансформатора / выпрямителя следует соблюдать требования настоящего стандарта и местные органы власти, особенно в отношении входа переменного тока, кабелей и расположения. Выпрямитель или другой источник питания следует устанавливать вдали от рабочего движения и вдали от участков с высокой температурой или вероятным загрязнением грязью, пылью, водяными брызгами и т.д. охлаждающего воздуха.

Электропроводка выпрямителей должна соответствовать всем применимым нормативным требованиям и спецификациям оператора. Должен быть предусмотрен внешний выключатель в проводке переменного тока к выпрямителю.

Необходимо провести испытания источника питания, чтобы убедиться в надлежащем электрическом подключении и отсутствии повреждений во время установки.

Необходимо внимательно осмотреть кабели и соединения на предмет дефектов изоляции. Дефекты следует должным образом отремонтировать.

Анод – обзор | Темы ScienceDirect

26.2.3 Электроды

Анод состоит из титановой проволоки или сетки, покрытой оксидом рутения с другими металлами. Покрытие из оксида рутения и металла является по существу химически инертным (но электропроводящим) в очень агрессивной среде электролизеров хлорида. Этот тип анода часто называют «анодом со стабильными размерами ». 1 Аноды имеют ширину 0,8 м и высоту 1 м.

Аноды выделяют газообразный хлор, который безопасно собирается для повторного использования при выщелачивании. Система сбора хлора показана на Рисунке 26.1. Анодные и катодные опоры показаны на рисунке 26.2.

РИСУНОК 26.1. Принципиальная схема двух электродов в ячейке для электролизера хлорида никеля (Niihama, 2007). Катод показан справа.Слева показаны анод и окружающий его отсек. Раствор в анодном отсеке обозначается как анолит , а раствор в катодном отсеке обозначается как католит . Между анодом и катодом протекает постоянный электрический ток. Вакуум вытягивает хлор и обедненный никелем раствор из анодного отсека. Обратите внимание, что уровень жидкости в анодном отсеке ниже, чем где-либо в ячейке. Это вызывает непрерывный поток раствора мимо катодов в анодные отсеки.Электролизер содержит на один анод больше, чем катод. Большинство электролизеров для получения никеля имеют 45–55 катодов на ячейку. Каждый катод обычно имеет глубину 1 м и ширину 0,8 м.

РИСУНОК 26.2. (а) Анод и катод для электрохимического извлечения никеля из водного раствора хлорида. Они около 1 м в длину и 0,8 м в ширину. Во время электролитического извлечения толщина катода увеличивается от примерно 1 мм до 10 мм. Анодные проволоки имеют диаметр около 4 мм. (б) Эскиз схемы электролизера, показывающий, что ток между медными шинами протекает по схеме медная шина-анод-электролит-катод-медная шина.Ток через электролит осуществляется ионным транспортом.

Каждый анод помещен в мешок из проницаемой полиэфирной ткани. Ионный раствор может двигаться через ткань, но из-за размера и поверхностного натяжения пузырьков газа газ остается на анодной стороне мешка. Твердая «крышка» из полипропилена предотвращает утечку газообразного хлора в атмосферу.

Хлор и насыщенный хлором раствор (анолит) непрерывно извлекаются из каждого анодного отсека с помощью вакуума через индивидуальную полимерную трубку. Затем смесь газа и раствора поступает в коллектор и поступает в сепараторы жидкость / газ и вакуумные дехлоринаторы жидкости. Газ осушается, сжимается и отправляется на выщелачивание.

Катоды, как правило, представляют собой «стартовые» листы, которые представляют собой листы никеля толщиной приблизительно 1 мм, которые подвешиваются на круглые медные стержни с помощью петель из стартового листа (показано на рисунке 26.1). Размер катода такой же, как у анода, то есть 0,8 м в ширину и 1 м в глубину.

Для изготовления стартовых листов никель наносится на титановые катодные заготовки в отдельных ячейках в течение 1-2 дней.Пластиковые кромки и нижние полосы прикреплены к заготовкам, чтобы облегчить снятие стартовых листов с заготовок.

Катодные заготовки собираются и с них удаляется осадок. Зачистка в основном выполняется с помощью автоматизированного оборудования (Stensholt et al. , 2001). Никелевая пластина обрезается, и никелевые опорные ленты прикрепляются к осадку, чтобы сформировать стартовый лист. Для этих работ используется автоматизированная техника.

Жертвенный анод – Chemistry LibreTexts

Жертвенный анод – это высокоактивный металл, который используется для предотвращения коррозии менее активной поверхности материала.Жертвенные аноды создаются из металлического сплава с более отрицательным электрохимическим потенциалом, чем другой металл, для защиты которого он будет использоваться. Жертвенный анод сгорит вместо металла, который он защищает, поэтому его называют «жертвенным» анодом.

Катодная защита

Когда металлические поверхности контактируют с электролитами, они подвергаются электрохимической реакции, известной как коррозия. Коррозия – это процесс возвращения металла к его естественному состоянию руды, в результате чего металл распадается и его структура становится слабой.Эти металлические поверхности используются повсюду вокруг нас – от трубопроводов до зданий и кораблей. Важно гарантировать, что эти металлы служат как можно дольше, что требует так называемой катодной защиты.

Жертвенные аноды относятся к нескольким формам катодной защиты. Другими формами катодной защиты являются

  • гальваника,
  • гальваника и
  • формирование сплавов.

Металл в морской воде является одним из таких примеров, когда металлическое железо контактирует с электролитами.При нормальных обстоятельствах металлическое железо реагирует с электролитами и начинает коррозию, становясь слабее и разрушаясь. Добавление цинка, расходуемого анода, предотвратит «коррозию» металлического железа. Согласно таблице стандартных восстановительных потенциалов, стандартный восстановительный потенциал цинка составляет около -0,76 вольт. Стандартный восстановительный потенциал железа составляет около -0,44 В. Эта разница в потенциале восстановления означает, что цинк будет окисляться намного быстрее, чем железо.Фактически, цинк полностью окислится, прежде чем железо начнет реагировать.

Какие материалы используются для расходных анодов?

Материалы, используемые для расходуемых анодов, представляют собой либо относительно чистые активные металлы, такие как цинк или магний, либо сплавы магния или алюминия, которые были специально разработаны для использования в качестве расходуемых анодов. В приложениях, где аноды заглублены, специальный материал обратной засыпки окружает анод, чтобы гарантировать, что анод будет производить желаемую мощность.

Так как расходуемый анод работает за счет введения другой металлической поверхности с более отрицательной электроотрицательной и гораздо более анодной поверхностью. Ток будет течь от недавно введенного анода, и защищенный металл станет катодным, образуя гальванический элемент. Реакции окисления переносятся с металлической поверхности на гальванический анод и приносятся в жертву в пользу защищенной металлической конструкции.

Рисунок 1 . Частично корродированный жертвенный анод на корпусе корабля.Цифры любезно предоставлены Википедией

Как надеваются расходуемые аноды?

Жертвенные аноды обычно поставляются либо с подводящими проводами, либо с литыми лентами для облегчения их соединения с защищаемой конструкцией. Выводные провода могут быть прикреплены к конструкции с помощью сварки или механических соединений. Они должны иметь низкое сопротивление и должны быть изолированы, чтобы предотвратить повышенное сопротивление или повреждение из-за коррозии. Когда используются аноды с залитыми ремнями, ремни можно либо приварить непосредственно к конструкции, либо ремни можно использовать в качестве мест для крепления.

Для хорошей защиты и устойчивости к механическим повреждениям требуется механически адекватное крепление с низким сопротивлением. В процессе обеспечения электронами катодной защиты менее активного металла более активный металл корродирует. Более активный металл (анод) приносится в жертву, чтобы защитить менее активный металл (катод). Степень коррозии зависит от металла, используемого в качестве анода, но прямо пропорциональна величине подаваемого тока.

Приложения

Жертвенные аноды используются для защиты корпусов судов, водонагревателей, трубопроводов, распределительных систем, надземных резервуаров, подземных резервуаров и нефтеперерабатывающих заводов.Аноды в системах катодной защиты с протекторным анодом необходимо периодически проверять и заменять по мере использования.

Ссылки

  1. «Контроль коррозии» NAVFAC MO-307 Сентябрь 1992 г.
  2. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд, Джеффри Херринг и Джеффри Д. Мадура. Общая химия: принципы и современные приложения. Изд. Девятое. Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Education, 2007. 848. Print.

Проблемы

  1. Каковы цели использования расходуемых анодов?
  2. Как функционируют расходуемые аноды?
  3. Какие еще формы катодной защиты?
  4. Какие металлы можно использовать в качестве расходуемых анодов? (назовите три)

Ответы

  1. Жертвенные аноды используются для защиты металлических конструкций от коррозии.
  2. Жертвенные аноды окисляются быстрее, чем металл, который они защищают, и полностью расходуются до того, как другой металл вступит в реакцию с электролитами.
  3. Несколько различных форм катодной защиты – это формовка сплавов, гальваника и гальваника металла.
  4. В качестве расходуемых анодов можно использовать три металла: цинк, алюминий и магний.

Как выбрать жертвенный анод

В наши дни аноды не обязательно должны быть оцинкованными.«Жертвенные аноды в настоящее время обычно доступны не только из цинка, но и из алюминия и магния.

Часто лучше выбирать нецинковые аноды. Вот краткое изложение с последующим более подробным рассмотрением этой темы:

  • Цинк хорошо работает в соленой воде и долгое время был традиционным анодным металлом, но он также является самым тяжелым и более токсичным для окружающей среды.
  • Алюминий легкий и работает как в соленой, так и в солоноватой воде.Кроме того, они могут прослужить до 50% дольше в соленой воде.
  • Магний – лучший анод для использования в пресной воде, но он не так хорошо работает в соленой воде.

Немного предыстории

Жертвенные аноды защищают другие металлические части вашей лодки от растворения, вызывая коррозию, быстрее, чем они. То есть они жертвуют собой, чтобы сохранить лодку. Этот процесс происходит через «гальваническую коррозию». Гальваническая коррозия возникает, когда два металла с разными уровнями электрической активности, например, бронзовый гребной винт и гребной вал из нержавеющей стали, погружаются в одну и ту же проводящую жидкость (например, морскую воду).Жидкость позволяет слабому электрическому току (электронам) течь от более активного металла (анода) к менее активному (катод). Это тот же тип процесса, который происходит в цепи батареи. По мере протекания электрического тока более активный металл (анод) отдает электроны другому и медленно растворяется в процессе – нехорошо, если анод оказывается вашим пропеллером!

Жертвенный анод – это третий тип металла, например алюминий или цинк, который устанавливается, потому что он даже более электрически активен, чем любой из двух исходных металлов.Когда он электрически связан с ними морской водой, он становится материалом, который отдает электроны и растворяется – таким образом, принося себя в жертву, сохраняя при этом исходные два металла. Пока вы заменяете расходуемый анод до его растворения, другие менее активные металлические компоненты вашей лодки остаются защищенными.

Металлы

  • Цинк – традиционный анодный материал, потому что раньше его было относительно легко получить. Хотя цинк хорошо работает в соленой воде, он не защитит вашу лодку в пресной или солоноватой воде.Кроме того, цинк не только сам по себе токсичен для окружающей среды, но и цинковые аноды должны содержать чрезвычайно токсичный металлический кадмий в качестве активатора. Цинковые аноды доступны как для развлекательных, так и для коммерческих целей.
  • Алюминиевые аноды быстро заменяют цинк для использования на ВСЕХ материалах корпуса. С недавним появлением сплавов, разработанных ВМС США, анодный алюминий сильно отличается от алюминиевых сплавов, используемых для изготовления корпусов лодок, подвесных двигателей и кормовых двигателей. Эти алюминиевые аноды “mil spec” более электрически активны и защищают лучше, чем цинковые, плюс они служат дольше! Алюминий в течение многих лет использовался в морской индустрии для защиты установок, где необходима долговременная защита от коррозии. В алюминиевых анодах также используется гораздо менее токсичный активатор, что делает их более экологически чистыми. В довершение всего, алюминиевые аноды – действительно единственный выбор, который будет работать как в солоноватой, так и в соленой воде. Поэтому, если вы держите лодку в месте, подверженном воздействию обоих факторов (например, в устье реки, которая впадает в океан), вам определенно следует использовать алюминий. Алюминий стал предпочтительным анодом для ВМС США, а также для большого коммерческого флота. Это связано с тем, что они экономят деньги (алюминиевые аноды служат дольше, поэтому корабли дольше остаются между заменами) и потому, что алюминий намного легче, что может помочь обеспечить лучшую экономию топлива в более крупных флотах.Алюминиевые аноды доступны как для развлекательных, так и для коммерческих целей.
  • Магниевые аноды являются наиболее активными и единственными анодами, которые хорошо работают в пресной воде с низкой проводимостью. Магний также относительно нетоксичен для водных организмов. Будучи настолько активным, магний недолго хранится в соленой или солоноватой воде, поэтому не рекомендуется для этих вод. Магниевые аноды доступны только для развлекательных целей.

Какой металл выбрать?

  • Морская вода: Алюминиевые аноды более активны, лучше защищают и служат дольше, чем цинковые аноды в соленой воде – беспроигрышная ситуация.Магниевые аноды настолько активны в этой жидкости с высокой проводимостью, что они полностью корродируют всего за несколько месяцев, что приводит к чрезмерно высоким затратам на замену. Хотя цинк был традиционным анодом для использования в соленой воде, он не обеспечивает такой большой защиты и долговечности, как алюминий.
  • Солоноватая вода: Алюминиевые аноды обеспечивают здесь превосходную защиту. Они не подвержены быстрой коррозии магния и защищают лучше, чем менее активный цинк.
  • Пресная вода: Магний – предпочтительный прозрачный анод. Он обеспечивает превосходную защиту в этой жидкости с низкой проводимостью. Цинковые аноды не подходят для использования в пресной воде, потому что они создают твердое, плотное покрытие в течение нескольких месяцев, что снижает эффективность анода. Алюминиевые сплавы обеспечивают некоторую защиту в пресной воде, но не такую ​​большую, как магний, поэтому алюминий будет рекомендован только в том случае, если ваша лодка периодически находится в пресной воде.

Дополнительные ответы на вопросы

  • Как часто мне следует заменять аноды? Надлежащая анодная защита настолько важна для целостности вашего резервуара, что вам следует проявить осторожность при планировании замены анода.Общее практическое правило состоит в том, что срок службы анода приближается к концу, когда он, кажется, составляет половину своего первоначального размера, поскольку его электрическое соединение часто ухудшается настолько, что может больше не обеспечивать адекватную защиту. Производители рекомендуют менять аноды ежегодно – даже если они все еще выглядят нормально – это дешевая страховка.
  • Как мне установить аноды? Очень важно обеспечить хорошее соединение с защищаемым металлом. Верным признаком плохой связи является анод, который по-прежнему выглядит совершенно новым после нескольких месяцев в воде, поэтому убедитесь, что между вашим анодом и металлом, который он должен защищать, нет ничего.Аноды должны растворяться – если они не корродируют, они не работают! Кроме того, никогда не следует красить аноды или смешивать аноды из разных металлов (действительно будет работать только самый активный). Защитите триммеры индивидуально; и не привязывайте их к остальной части лодки. Также рекомендуется всегда использовать новые крепежные детали при установке анодов.
  • Сколько анодов я должен использовать и какой формы? Аноды бывают самых разнообразных общих и специализированных форм.Их размер, расположение и количество, как правило, представляют собой сочетание науки, искусства и экспериментов. Проконсультируйтесь со специалистом по морской коррозии, если у вас есть проблемы с анодами на вашей лодке. Помните, что чем больше, тем лучше – слишком много анодов МОЖНО обеспечить чрезмерную защиту. Это особенно актуально для лодок с деревянным и металлическим корпусом.
  • Как мне защитить мой алюминиевый корпус, нижние части подвесного мотора или кормовой привод ввода-вывода? Подвесные двигатели и входы / выходы изготовлены из алюминиевых сплавов, которые особенно подвержены коррозии.Цинковые аноды имеют уровни электрической активности чуть выше этих алюминиевых деталей, и хотя они работают, алюминиевые и магниевые аноды лучше подходят для этой задачи. Фактически, большинство производителей перешли на установку алюминиевых анодов на эти устройства прямо на заводе. Помните – алюминиевый анодный сплав военного назначения намного более электрически активен, чем сплавы, используемые в алюминиевых корпусах и подвесных двигателях. Подумайте о разнице между сталью и нержавеющей сталью.
  • Алюминий корродирует быстрее цинка? Хотя некоторые люди верят в это – на самом деле это неправда.Алюминиевые аноды обычно служат дольше, чем их цинковые аналоги. Тем не менее, алюминий более активен, чем цинк, поэтому он легче обнаруживает блуждающие токи вокруг лодки. Если ваши алюминиевые аноды корродируют слишком быстро, вероятно, у вас есть проблема с паразитным током на вашей лодке (или на лодке поблизости), которую следует исследовать.

Каждая лодка индивидуальна, и хотя приведенная выше информация является типичной, с таким большим количеством переменных она может применяться не во всех ситуациях. При покупке новой лодки важно иметь в виду, что то, что работало в старой гавани, может не подходить для нового дома вашей лодки, поскольку потребности могут меняться от пристани к пристани (или даже от стыковки до стыковки!).Чтобы защитить свои вложения, лучше проконсультироваться с местными экспертами, чтобы убедиться, что у вас достаточное покрытие анода.

Fisheries Supply имеет все типы жертвенных анодов от всех лучших производителей, включая Martyr и Sea Shield, поэтому у нас есть все необходимое для защиты вашей лодки. Мы надеемся, что вам понравился этот навигатор, но если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь обращаться к нашим экспертам по продуктам по телефону (800) 426-6930.

Аноды батареи> Батареи и топливные элементы> Исследования> Центр энергетических материалов в Корнелле

Введение
Анод является отрицательным электродом первичной ячейки и всегда связан с окислением или выбросом электронов во внешнюю цепь.В перезаряжаемом элементе анод является отрицательным полюсом во время разряда, а положительный полюс во время зарядки.

Литиевый анод
Анод в аккумуляторе заслуживает равного отзыва в общей производительности батареи. Для эффективного развития высокого батарея плотности энергии, использование электродных материалов большой емкости (анод & катод) является важным фактором. Для таких систем щелочные металлы, возможно, являются очевидным выбором. Большинство производимые в настоящее время перспективные типы перспективных аккумуляторов основаны на литиевые аноды. Выбор материала анода очень велик. ограничены необходимостью высокого содержания энергии, что неизбежно связано, к использованию щелочного металла в качестве основного анодного материала. Литий обычно предпочтителен, так как с ним легче обращаться (хотя и осторожно), чем с другими щелочными металлами и что более важно, самый легкий и самый электроположительный среди щелочей металлическая семья. Кроме того, низкий плотность металлического лития (0,534 г / куб.см) обеспечивает максимальную удельную емкость значение 3.86 Ач / г, что является исключительным показателем. Поэтому литиевые батареи обладают самым высоким напряжением и плотностью энергии среди всех других аккумуляторных аккумуляторы и поэтому предпочтение отдается в приложениях, связанных с портативными бытовыми приборами, основными ограничениями которых являются малый вес и небольшой объем. В Преимущества использования металлического лития в качестве анода следующие:

  • Хороший восстановитель
  • Сильно электроположительный (поэтому в зависимости от на используемом катоде)
  • Высокая электрохимическая эквивалентность Высокая емкость (3.82Ач / г) и удельной энергии (1470Втч / кг)
  • Хороший проводящий агент
  • Хорошая механическая стабильность
  • Простота изготовления / компактный дизайн

Самое важное реакция металлического литиевого анода очень проста:

Но, несмотря на это простота, практическое применение металлического Li в перезаряжаемом аноде имеет было очень сложно из-за какой-то важной проблемы.Самым важным является то, что Металлический литий обычно имеет тенденцию осаждаться в виде дендритной или мшистой структуры во время заряда, а неупорядоченный металлический осадок приводит к плохой кулоновской эффективности. Это происходит потому, что такой мелкодисперсный металл Li часто действует как активный центр, индуцирующий восстановительное разложение компонентов электролита. Часть депозита может становятся электрически изолированными, и также может произойти рассыпание. Кроме того, штраф металлический литий может легко проникнуть в сепаратор и в конечном итоге вызвать внутреннее короткое замыкание, что приводит к выделению тепла и случайному возгоранию.Одна из основных причин выхода из строя аккумуляторной литиевые системы заключаются в реакционной способности лития с электролитами]. Отсюда опасная природа Ли. проложили путь для идентификации некоторых других более безопасных анодных материалов, обладающих сравнительно те же электрохимические свойства, что и у лития.

Альтернативные аноды для литиевых батарей
Углеродистые материалы, которые позволяют интеркаляция Li внутри слоев, несомненно, является наиболее подходящим кандидаты, ведущие к широко известным литий-ионным или воланам, или Литиевые батареи для кресел-качалок (RCB).Большинство разновидностей углерода, включая графит приобретают все большее значение как привлекательные кандидаты анодных материалов для перезаряжаемые литиевые батареи, потому что они могут обратимо вмещать литий и обладают высокой емкостью, хорошей электронной проводимостью и низким электрохимическим потенциал (относительно Li металл). Максимальное количество литий, который может внедряться в структуру графита, составляет 1 на 6 атомы углерода, что дает удельную емкость 372 мАч / г. Стоимость, доступность, производительность и потенциал (vs.Ли металл) материалов на основе углерода приемлемы и даже предпочтительны, когда по сравнению с анодом из металлического лития для практических элементов. Важным доказательством этого является коммерческий наличие LiCoO 2 / угольных элементов производства Sony Inc. нет значительного набухания или создания давления в дымовой трубе углеродом электрод при длительном циклировании, поэтому литий-ионные элементы могут быть сконструированы как плоские или призматические ячейки с тонкостенными корпусами или в любой другой ячейке конфигурации.Недостатки по размещению анодов разных типов. материалы представлены в таблице 1


МАТЕРИАЛ
ПРИМЕЧАНИЕ
ЛИТИЙ
РОСТ ДЕНДРИТА, ДОРОГОЙ, ТОКСИЧНЫЙ
УГЛЕРОДА
НЕОБРАТИМАЯ ПОТЕРЯ МОЩНОСТИ
ИНН
ВКЛЮЧЕНИЕ ТВЕРДОЙ ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ ФАЗЫ В ЭЛЕКТРОД
УВД
СЛОЖНЫЙ ПОДЪЕМ / УДАЛЕНИЕ ЛИТИЯ
СПЛАВ M-M
БОЛЬШИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА (МЕХАНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ)
ТЕРНАРНЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ФУРГОН
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ДИФФУЗИЯ Ли МЕХАНИЗМ
МЕТАЛЛОИДЫ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ВЛАГЕ

Полые наноматериалы Fe3O4 в качестве анодов
В данной работе исследуется возможность полых наноструктур уменьшить проблему измельчения и быстрого снижения емкости анодных материалов в литий-ионных батареях (LIB).Полые наночастицы Fe 3 O 4 синтезируют без темплатным сольвотермическим методом с использованием FeCl 3 , мочевина и этиленгликоль в качестве исходных материалов. Временная XRD и TEM (Рисунок 1) исследования показывают, что рост следует вывернутому наизнанку созреванию Оствальда. механизм. Более высокие концентрации мочевины в исходном материале приводят к более низкий процент полых частиц (фи) и это наблюдение согласуется с предложенным механизмом роста.Характеристики полых частиц как анодные материалы в LIB проверены и показали, что они превосходят их твердые аналоги, с более высоким процентным содержанием полых частиц, обеспечивающих лучшее производительность (рис. 2), что свидетельствует в пользу гипотезы о том, что полые конструкции могут облегчить проблему измельчения. Циклический анализируются вольтамперограммы наночастиц Fe 3 O 4 , что дает некоторое представление о механизм реакции процесса вставки / удаления литий-иона.

Обзор моделирования анодной межфазной границы твердого электролита (SEI) для литий-ионных батарей

  • 1.

    Тараскон, Дж. М. и Арманд, М. Проблемы и проблемы, с которыми сталкиваются литиевые аккумуляторные батареи. Nature 414 , 359–367 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 2.

    Zu, C.-X. & Ли, Х. Термодинамический анализ плотности энергии батарей. Energy Environ. Sci. 4 , 2614–2624 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 3.

    Гуденаф, Дж. Б. и Парк, К.-С. Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспектива. J. Am. Chem. Soc. 135 , 1167–1176 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 4.

    Дей А. Н. Формирование пленки на литиевом аноде в пропиленкарбонате. J. Electrochem. Soc. 117 , C248 (1970).

    Артикул Google Scholar

  • 5.

    Пелед Э. Электрохимическое поведение щелочных и щелочноземельных металлов в неводных аккумуляторных системах – межфазная модель твердого электролита. J. Electrochem. Soc. 126 , 2047–2051 (1979).

    Артикул Google Scholar

  • 6.

    Пелед, Э., Голодницкий Д. и Ардел Г. Усовершенствованная модель межфазных электродов из твердого электролита в жидких и полимерных электролитах. J. Electrochem. Soc. 144 , L208 – L210 (1997).

    Артикул Google Scholar

  • 7.

    Aurbach, D. et al. Новое понимание взаимодействия электродных материалов и растворов электролитов для современных неводных аккумуляторов. J. Power Sources 81 , 95–111 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 8.

    Winter, M. Межфазная фаза твердого электролита – наиболее важный и наименее изученный твердый электролит в перезаряжаемых литиевых батареях. Z. Fur Phys. Chem. 223 , 1395–1406 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 9.

    Verma, P., Maire, P. и Novak, P. Обзор характеристик и анализ межфазной границы твердого электролита в литий-ионных батареях. Электрохим. Acta 55 , 6332–6341 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 10.

    Гуденаф, Дж. Б. и Ким, Ю. Проблемы литиевых аккумуляторных батарей. Chem. Матер. 22 , 587–603 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 11.

    Xing, L., Borodin, O., Smith, G.D. & Li, W. Изучение функциональной теории плотности роли анионов в реакции окислительного разложения пропиленкарбоната. J. Phys. Chem. A. 115 , 13896–13905 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 12.

    Чжан, X. Р., Пью, Дж. К. и Росс, П. Н. Расчет термодинамических потенциалов окисления органических растворителей с использованием теории функционала плотности. J. Electrochem. Soc. 148 , E183 – E188 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 13.

    Бородин О. и Джоу Т. Р. в разделе Неводные электролиты для литиевых батарей . Vol. 33 ECS Transactions (ред. Б. Лучт, В. А. Хендерсон, Т. Р. Джоу и М. У.) 77–84 (Электрохимическое общество, Нью-Джерси, 2011).

  • 14.

    Ли Т. и Балбуэна П. Б. Теоретические исследования восстановления этиленкарбоната. Chem. Phys. Lett. 317 , 421–429 (2000).

    Артикул Google Scholar

  • 15.

    Ван, Ю. X., Накамура, С., Уэ, М. и Балбуэна, П. Б. Теоретические исследования для понимания химии поверхности угольных анодов для литий-ионных аккумуляторов: механизмы восстановления этиленкарбоната. J. Am. Chem. Soc. 123 , 11708–11718 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 16.

    Gauthier, M. et al. Интерфейс электрод – электролит в литий-ионных батареях: текущее понимание и новые идеи. Дж.Phys. Chem. Lett. 6 , 4653–4672 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 17.

    Delp, S. A. et al. Важность восстановления и устойчивости к окислению высоковольтных электролитов и присадок. Электрохим. Acta 209 , 498–510 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 18.

    Ву, Ф., Бородин, О. и Юшин, Г. Защита поверхности на месте для повышения стабильности и производительности катодов конверсионного типа.MRS Energ. Поддерживать. 4 , E9 (2017).

  • 19.

    Сео, Д. М., Бородин, О., Хан, С.-Д., Бойл, П. Д., Хендерсон, В. А. Сольватация электролитов и ионная ассоциация II. Смеси ацетонитрил-литиевых солей: высокодиссоциированные соли. J. Electrochem. Soc. 159 , A1489 – A1500 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 20.

    Бородин О. и др. Моделирование электрохимической стабильности электролита аккумулятора и межфазной структуры. В соотв. Chem. Res. 50 , 2886–2894 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 21.

    Vetter, J. et al. Механизмы старения литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 147 , 269–281 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 22.

    Сюй К. Жидкие электролиты на неводной основе для литиевых аккумуляторных батарей. Chem.Ред. 104 , 4303–4417 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 23.

    Сюй, К. Электролиты и межфазные границы в литий-ионных батареях и не только. Chem. Ред. 114 , 11503–11618 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 24.

    Агубра В. А. и Фергус Дж. У. Формирование и стабильность границы раздела твердого электролита на графитовом аноде. J. Источники энергии 268 , 153–162 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 25.

    An, S.J. et al. Состояние понимания межфазной границы твердого электролита с графитом литий-ионных аккумуляторов (SEI) и ее связи с цикличностью пласта. Карбон Нью-Йорк 105 , 52–76 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 26.

    Назри, Г.И Мюллер, Р. Х. Состав поверхностных слоев на литиевых электродах в ПК, LiClO 4 с очень низким содержанием воды. J. Electrochem. Soc. 132 , 2050–2054 (1985).

    Артикул Google Scholar

  • 27.

    Aurbach, D., Daroux, M. L., Faguy, P. W. & Yeager, E. Идентификация поверхностных пленок, образованных на литии в растворах пропиленкарбоната. J. Electrochem. Soc. 134 , 1611–1620 (1987).

    Артикул Google Scholar

  • 28.

    Канамура, К., Тамура, Х. и Такехара, З.-И. XPS-анализ поверхности лития, погруженной в раствор пропиленкарбоната, содержащий различные соли. J. Electroanal. Chem. 333 , 127–142 (1992).

    Артикул Google Scholar

  • 29.

    Канамура, К., Тамура, Х., Шираиши, С. и Такехара, Зи XPS-анализ литиевых поверхностей после погружения в различные растворители, содержащие LiBF 4 . J. Electrochem. Soc. 142 , 340–347 (1995).

    Артикул Google Scholar

  • 30.

    Лу, П. и Харрис, С. Дж. Транспорт лития в межфазной границе твердого электролита. Electrochem. Commun. 13 , 1035–1037 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 31.

    Shi, S.Q. et al. Прямой расчет литий-ионного транспорта в межфазной границе твердого электролита. J. Am. Chem. Soc. 134 , 15476–15487 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 32.

    v. Cresce, A., Russell, S. M., Baker, D. R., Gaskell, K. J. & Xu, K. Определение на месте и количественная характеристика межфазных фаз твердых электролитов. Нано. Lett. 14 , 1405–1412 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 33.

    Чжэн Дж.и другие. Трехмерная визуализация неоднородной многослойной структуры и модуля Юнга межфазной границы твердого электролита (SEI) на кремниевых анодах для литий-ионных аккумуляторов. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 , 13229–13238 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 34.

    Zhang, Q. L. et al. Синергетические эффекты неорганических компонентов в межфазной фазе твердого электролита на высокий КПД литий-ионных аккумуляторов. Nano Lett. 16 , 2011–2016 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 35.

    Слейн, С. М. и Фостер, Д. Л. Литий-ионная перезаряжаемая интеркаляционная ячейка. US1076-H; CA2053746-A (1992).

  • 36.

    Zhang, W.-J. Обзор электрохимических характеристик легированных анодов для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 196 , 13–24 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 37.

    Xu, W. et al. Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Energy Environ. Sci. 7 , 513–537 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 38.

    Li, Y., Leung, K. & Qi, Y. Вычислительное исследование границы раздела Li-электрод / электролит в присутствии межфазного слоя твердого электролита нанометровой толщины. В соотв. Chem. Res. 49 , 2363–2370 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 39.

    Zhang, K., Lee, G.-H., Park, M., Li, W. & Kang, Y.-M. Последние разработки литий-металлического анода для аккумуляторных неводных батарей. Adv. Энергетика . 6 , 1600811 (2016).

  • 40.

    Cheng, X. B. et al. Обзор межфазных границ твердого электролита на аноде из металлического лития. Adv. Sci. 3 , 1500213 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 41.

    Линь Д., Лю Ю. и Цуй Ю. Возрождение металлического литиевого анода для высокоэнергетических батарей. Нат. Нанотехнологии. 12 , 194–206 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 42.

    Фонг Р., Фон Сакен У. и Дан Дж. Р. Исследования интеркаляции лития в углерод с использованием неводных электрохимических ячеек. J. Electrochem. Soc. 137 , 2009–2013 (1990).

    Артикул Google Scholar

  • 43.

    Наджи А., Ганбаджа Дж., Гумберт Б., Уиллманн П. и Бийо Д. Электровосстановление графита в электролите из LiClO 4 -этиленкарбонат. определение характеристик пассивирующего слоя с помощью просвечивающей электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. J. Power Sources 63 , 33–39 (1996).

    Артикул Google Scholar

  • 44.

    Новак, П., Йохо, Ф., Имхоф, Р., Паниц, Дж. К.И Хаас, О. Исследование на месте взаимодействия между графитом и растворами электролита. J. Источники энергии 81 , 212–216 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 45.

    Сото, Ф. А., Мартинес де ла Ос, Дж. М., Семинарио, Дж. М. и Бальбуэна, П. Б. Моделирование межфазных явлений твердый электролит в кремниевых анодах. Curr. Opin. Chem. Англ. 13 , 179–185 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 46.

    Менг, Ю. С. и Арройо-де Домпабло, М. Е. Первые принципы проектирования вычислительных материалов для материалов аккумуляторов энергии в литий-ионных батареях. Energy Environ. Sci. 2 , 589–609 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 47.

    Оуян, С. и Чен, Л. Физика материалов для литиевых вторичных батарей нового поколения: краткий обзор с точки зрения проектирования вычислительных материалов. Sci. China Phys.Мех. 56 , 2278–2292 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 48.

    Франко А.А. Мультимасштабное моделирование и численное моделирование перезаряжаемых литий-ионных батарей: концепции, методы и проблемы. RSC Adv. 3 , 13027–13058 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 49.

    Редди, В. П., Бланко, М. и Бугга, Р.Рецепторы анионов на основе бора в литий-ионных и металл-воздушных батареях. J. Источники энергии 247 , 813–820 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 50.

    Shi, S. et al. Методы многомасштабных вычислений: их применение в исследованиях и разработках литий-ионных аккумуляторов. Подбородок. Phys. В 25 , 018212 (2016).

  • 51.

    Грациоли Д., Магри М. и Сальвадори А. Вычислительное моделирование литий-ионных аккумуляторов. Comput. Мех. 58 , 889–909 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 52.

    Урбан, А., Сео, Д. Х. и Седер, Г. Вычислительное понимание литий-ионных аккумуляторов. NPJ Comput. Матер. 2 , 16002 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 53.

    Гальвес-Аранда, Д. Э., Понсе, В. и Семинарио, Дж. М. Молекулярно-динамическое моделирование первого заряда литий-ионной нанобатареи с кремнием анодом. J. Mol. Модель. 23 , 120 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 54.

    Балбуэна, П. Б. в обзоре материалов и технологий для электрохимического хранения. Vol. 1597, Протоколы конференции AIP (ред. Д. К. Мейер и Т. Лейзеганг) 82–97 (Американский институт физики, Нью-Йорк, 2014 г.).

  • 55.

    Ramos-Sanchez, G. et al. Расчетные исследования межфазных реакций на анодных материалах: начальные этапы формирования межфазного слоя твердый электролит. J. Electrochem. En. Конв. Stor. 13 , 031002 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 56.

    Мартинес де ла Хоз, Дж. М., Сото, Ф. А. и Бальбуэна, П. Б. Влияние состава электролита на реакции SEI на кремниевых анодах литий-ионных аккумуляторов. J. Phys. Chem. С 119 , 7060–7068 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 57.

    Камачо-Фореро, Л. Э., Смит, Т. В. и Бальбуэна, П. Б. Влияние высокой и низкой концентрации соли в электролитах на поверхности литий-металлических анодов. J. Phys. Chem. С 121 , 182–194 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 58.

    Блинт, Р. Дж. Связывание простых и карбонильных атомов кислорода с ионом лития. J. Electrochem. Soc. 142 , 696–702 (1995).

    Артикул Google Scholar

  • 59.

    Аурбах Д., Леви М. Д., Леви Э. и Шехтер А. Механизмы отказа и стабилизации графитовых электродов. J. Phys. Chem. B 101 , 2195–2206 (1997).

    Артикул Google Scholar

  • 60.

    Ю., Дж., Балбуэна, П. Б., Будзиен, Дж. И Леунг, К. Статические и молекулярно-динамические исследования избыточных электронов в жидком этиленкарбонате на основе функциональных гибридных методов DFT. J. Electrochem. Soc. 158 , A400 – A410 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 61.

    Xu, M. et al. Исследование и применение дифтор (оксалат) бората лития (LiDFOB) в качестве добавки для повышения термической стабильности электролита для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 196 , 6794–6801 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 62.

    Leung, K. & Budzien, J. L. Ab initio молекулярно-динамическое моделирование начальных стадий межфазного образования твердого электролита на графитовых анодах литий-ионных аккумуляторов. Phys. Chem. Chem. Phys. 12 , 6583–6586 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 63.

    Бедров Д., Смит, Г. Д. и ван Дуин, А. С. Т. Реакции однократно восстановленного этиленкарбоната в электролитах литиевых батарей: исследование молекулярной динамики с использованием ReaxFF. J. Phys. Chem. A. 116 , 2978–2985 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 64.

    Мартинес де ла Хоз, Дж. М., Леунг, К. и Балбуэна, П. Б. Механизмы восстановления этиленкарбоната на кремниевых анодах литий-ионных батарей: влияние степени литиирования и природы открытой поверхности. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 5 , 13457–13465 (2013).

  • 65.

    Леунг, К. Двухэлектронное восстановление этиленкарбоната: квантовая химия заново исследует механизмы. Chem. Phys. Lett. 568-569 , 1–8 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 66.

    Леунг К. и Тенни К. М. Прогнозирование первых принципов зависимости напряжения межфазных процессов электролит / электролит в литий-ионных батареях. J. Phys. Chem. С. 117 , 24224–24235 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 67.

    Окамото Ю. Расчеты ab initio механизма термического разложения электролитов на основе LiPF6 для литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 160 , A404 – A409 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 68.

    Леунг, К. Предсказание зависимости напряжения межфазных электрохимических процессов на краевых плоскостях из интеркалированного литием графита. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 1637–1643 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 69.

    Islam, M. M. & van Duin, A.C. T. Восстановительные реакции разложения этиленкарбоната за счет явного переноса электрона от лития: исследование молекулярной динамики eReaxFF. J. Phys. Chem. С. 120 , 27128–27134 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 70.

    Hammer, N. I. et al. Дипольно-связанные анионы высокополярных молекул: этиленкарбоната и виниленкарбоната. J. Chem. Phys. 120 , 685–690 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 71.

    Jin, Y. et al. Выявление структурной основы повышенной стабильности межфазной границы твердого электролита, образованной на кремнии с добавкой фторэтиленкарбоната. J. Am. Chem. Soc. 139 , 14992–15004 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 72.

    Onuki, M. et al. Идентификация источника выделяющегося газа в литий-ионных батареях с использованием растворителей с меткой (13) C. J. Electrochem. Soc. 155 , A794 – A797 (2008).

    Артикул Google Scholar

  • 73.

    Шкроб, И. А., Чжу, Ю., Марин, Т. В. и Абрахам, Д. Уменьшение содержания карбонатных электролитов и образование поверхности раздела твердый электролит (SEI) в литий-ионных батареях. 1. Спектроскопические наблюдения радикальных интермедиатов, образующихся при одноэлектронном восстановлении карбонатов. J. Phys. Chem. C 117 , 19255–19269 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 74.

    Тасаки, К. Изучение разложения растворителей и физических свойств соединений разложения в электролитах литий-ионных аккумуляторов с помощью расчетов методом DFT и молекулярно-динамического моделирования. J. Phys. Chem. B 109 , 2920–2933 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 75.

    Бородин О. и Смит Г. Д. Квантовая химия и моделирование молекулярной динамики электролитов диметилкарбонат: этиленкарбонат, легированных LiPF 6 . J. Phys. Chem. Б. 113 , 1763–1776 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 76.

    Бородин, О. Развитие поляризуемых силовых полей и молекулярно-динамическое моделирование ионных жидкостей. J. Phys. Chem. Б. 113 , 11463–11478 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 77.

    Seo, D. M. et al. Сольватация электролитов и ионная ассоциация I.Смеси ацетонитрил-литиевых солей: промежуточные и высокоассоциированные соли. J. Electrochem. Soc. 159 , A553 – A565 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 78.

    Ким, С. П., ван Дуин, А. К. Т. и Шеной, В. Б. Влияние электролитов на структуру и эволюцию межфазной границы твердого электролита (SEI) в литий-ионных батареях: исследование молекулярной динамики. J. Источники энергии 196 , 8590–8597 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 79.

    Бородин, О., Ольгин, М., Спир, К. Э., Лейтер, К. В. и Кнап, Дж. К высокопроизводительному скринингу электрохимической стабильности электролитов аккумуляторных батарей. Нанотехнологии 26 , 354003 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 80.

    Бородин О. и др. Проблемы, связанные с проверкой электрохимической стабильности электролитов литиевых батарей на основе квантовой химии. ECS Trans. 69 , 113–123 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 81.

    Кэмпион, К. Л., Ли, У. Т. и Лухт, Б. Л. Термическое разложение электролитов на основе LiPF 6 для литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 152 , A2327 – A2334 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 82.

    Аурбах, Д., Мошкович, М., Коэн, Ю. и Шехтер, А. Исследование образования поверхностной пленки на электродах из благородных металлов в растворах алкилкарбонатов / солей лития с одновременным использованием in situ AFM, EQCM, FTIR и EIS. Langmuir 15 , 2947–2960 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 83.

    Леунг К. Моделирование электронной структуры электрохимических реакций на границах раздела электрод / электролит в литий-ионных батареях. J. Phys. Chem. C 117 , 1539–1547 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 84.

    Wang, Y. X. & Balbuena, P. B. Теоретические исследования совместной сольватации иона лития и восстановительного разложения растворителем в бинарных смесях алифатических карбонатов. Внутр. J. Quantum Chem. 102 , 724–733 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 85.

    Тасаки К., Канда К., Накамура С. и Уэ М. Разложение LiPF 6 и стабильность PF 5 в электролитах литий-ионных аккумуляторов – теория функционала плотности и исследования молекулярной динамики. J. Electrochem. Soc. 150 , A1628 – A1636 (2003).

    Артикул Google Scholar

  • 86.

    Kim, H. et al. Формирование на месте защитных покрытий на серных катодах литиевых аккумуляторов с использованием органических электролитов на основе LiFSI. Adv. Energy Mater. 5 , 1401792 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 87.

    Suo, L. et al. Усовершенствованная высоковольтная литий-ионная аккумуляторная батарея на водной основе с использованием электролита «вода в бисоле». Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 7136–7141 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 88.

    Suo, L. et al. Как образуется межфазная фаза твердого электролита в водных электролитах. J. Am. Chem. Soc. 139 , 18670–18680 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 89.

    Кресче, А. В. У., Бородин, О. и Сюй, К. Сопоставление структуры сольватной оболочки Li + с межфазной химией на графите. J. Phys. Chem. С 116 , 26111–26117 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 90.

    Owejan, J.Э., Оведжан, Дж. П., ДеКалуве, С. К. и Дура, Дж. А. Межфазная фаза твердого электролита в литий-ионных батареях: развивающиеся структуры, измеренные на месте с помощью нейтронной рефлектометрии. Chem. Матер. 24 , 2133–2140 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 91.

    Ватаману, Дж., Бородин, О. и Смит, Г. Д. Исследования с помощью моделирования молекулярной динамики структуры смеси карбонат / LiPF 6 Электролит вблизи поверхности графита как функция электродного потенциала. J. Phys. Chem. С 116 , 1114–1121 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 92.

    Йорн, Р., Кумар, Р., Абрахам, Д. П. и Вот, Г. А. Атомистическое моделирование границы раздела электрод-электролит в литий-ионных системах накопления энергии: структурирование электролита. J. Phys. Chem. С 117 , 3747–3761 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 93.

    Бойер М. Дж., Вильчаускас Л. и Хванг Г. С. Структура и перенос ионов Li + в смешанном электролите карбонат / LiPF 6 вблизи поверхностей графитовых электродов: исследование молекулярной динамики. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 27868–27876 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 94.

    Понсе, В., Гальвес-Аранда, Д. Э. и Семинарио, Дж. М. Анализ литий-ионной нанобатареи с графитовым анодом с использованием моделирования молекулярной динамики. J. Phys. Chem. С. 121 , 12959–12971 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 95.

    Ватаману, Дж., Бедров, Д. и Бородин, О. О применении методов моделирования постоянного электродного потенциала в атомистическом моделировании двойных электрических слоев. Мол. Simula. 43 , 838–849 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 96.

    Ганеш П., Кент П. Р. и Цзян Д.-Э. Межфазное образование твердого электролита и восстановление электролита на графитовых анодах литий-ионных аккумуляторов: выводы из первых принципов молекулярной динамики. J. Phys. Chem. С. 116 , 24476–24481 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 97.

    Эбади, М., Бранделл, Д. и Арауджо, К. М. Разложение электролита на Li-металлических поверхностях из теории первых принципов. J. Chem. Phys. 145 , 204701 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 98.

    Ма, Ю. и Балбуэна, П. Б. Исследование DFT механизмов восстановления этиленкарбоната и фторэтиленкарбоната на кластерах Si, адсорбированных Li + . J. Electrochem. Soc. 161 , E3097 – E3109 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 99.

    Морадабади А., Бахтиари М. и Кагазчи П. Влияние состава анода на межфазное образование твердого электролита. Электрохим. Acta 213 , 8–13 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 100.

    Камачо-Фореро, Л. Э., Смит, Т. У., Бертолини, С. и Балбуэна, П. Б. Реакционная способность на литий-металлической поверхности анода литий-серных батарей. J. Phys. Chem. С 119 , 26828–26839 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 101.

    Лю, З., Бертолини, С., Балбуэна, П. Б. и Мукерджи, П. П. Формирование пленки Li2S на поверхности литиевого анода Li – S батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 4700–4708 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 102.

    Nandasiri, M. I. et al. Химическая визуализация in situ эволюции межфазного слоя твердого электролита в Li – S батареях. Chem. Матер. 29 , 4728–4737 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 103.

    Ханкинс К., Сото Ф. А. и Балбуэна П. Б. Анализ интеркаляции Li и образования SEI на нанокластерах LiSi. J. Electrochem. Soc. 164 , E3457 – E3464 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 104.

    Леунг К. и Линхеер А.Как падения напряжения проявляются в конфигурациях ионов лития на границах раздела и в тонких пленках на электродах батареи. J. Phys. Chem. С 119 , 10234–10246 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 105.

    Метекар, Р. Н., Нортроп, П. В. К., Чен, К., Браатц, Р. Д. и Субраманиан, В. Р. Кинетическое моделирование методом Монте-Карло неоднородности поверхности графитовых анодов для литий-ионных батарей: формирование пассивного слоя. J. Electrochem. Soc. 158 , A363 – A370 (2011 г.).

    Артикул Google Scholar

  • 106.

    Ван, Ю. Х. и Балбуэна, П. Б. Ассоциации алкилдикарбонатов лития через взаимодействия O ··· Li ··· O. J. Phys. Chem. A 106 , 9582–9594 (2002).

    Артикул Google Scholar

  • 107.

    Уширогата К., Содеяма К., Футера, З., Татеяма, Ю. и Окуно, Ю. Механизм прибрежной агрегации продуктов разложения электролита для объяснения межфазного образования твердого электролита. J. Electrochem. Soc. 162 , A2670 – A2678 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 108.

    Takenaka, N., Suzuki, Y., Sakai, H. & Nagaoka, M. О электролитозависимом образовании межфазной пленки твердого электролита в литий-ионных батареях: высокая чувствительность к небольшому структурному различию молекул электролита . J. Phys. Chem. С 118 , 10874–10882 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 109.

    Хао, Ф., Лю, З., Балбуэна, П. Б. и Мукерджи, П. П. Мезомасштабное объяснение образования межфазного слоя твердого электролита в аноде литий-ионной батареи. J. Phys. Chem. С 121 , 26233–26240 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 110.

    Balbuena, P. B. & Wang, Y. Литий-ионные батареи: твердоэлектролитная межфазная поверхность . (World Scientific, Сингапур, 2004 г.).

  • 111.

    Ван, Ю. Х. и Бальбуэна, П. Б. Теоретическое понимание восстановительного разложения пропиленкарбоната и виниленкарбоната: исследования теории функционала плотности. J. Phys. Chem. B 106 , 4486–4495 (2002).

    Артикул Google Scholar

  • 112.

    Мухопадхьяй, А., Токранов, А., Сяо, X. и Шелдон, Б. В. Развитие напряжений из-за поверхностных процессов в графитовых электродах для литий-ионных аккумуляторов: первый отчет. Электрохим. Acta 66 , 28–37 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 113.

    Тасаки, К., Голдберг, А. и Винтер, М. О разнице в циклическом поведении литий-ионных аккумуляторных элементов между электролитами на основе этиленкарбоната и пропиленкарбоната. Электрохим. Acta 56 , 10424–10435 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 114.

    Тасаки, К., Голдберг, А., Лян, Дж .-Дж. & Winter, M. in Неводные электролиты для литиевых батарей . Vol. 33, Транзакции ECS (ред. Б. Лучт, В. А. Хендерсон, Т. Р. Джоу и М. У.) 59–69 (Электрохимическое общество, Нью-Джерси, 2011).

  • 115.

    Ли, О. С. и Кариньяно, М.A. Отслоение графена с интеркалированным электролитом: исследование с помощью моделирования молекулярной динамики. J. Phys. Chem. С 119 , 19415–19422 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 116.

    Guk, H., Kim, D., Choi, S.-H., Chung, DH & Han, SS Термостабильный искусственный интерфейсный слой твердого электролита, ковалентно связанный с графитом для литий-ионной батареи: моделирование молекулярной динамики . J. Electrochem. Soc. 163 , A917 – A922 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 117.

    Тасаки, К. Исследование функциональной теории плотности структурных и энергетических характеристик соединений интеркаляции графита. J. Phys. Chem. С 118 , 1443–1450 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 118.

    Бхатт, М. Д. и О’Двайер, С. Роль карбонатных и сульфитных добавок в электролитах на основе пропиленкарбоната в формировании слоев SEI на анодах графитовых литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 161 , A1415 – A1421 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 119.

    Ushirogata, K., Sodeyama, K., Okuno, Y. & Tateyama, Y. Аддитивный эффект на восстановительное разложение и связывание карбонатного растворителя с образованием межфазной фазы твердого электролита в литий-ионной батарее. J. Am. Chem. Soc. 135 , 11967–11974 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 120.

    Leung, K. et al. Моделирование электрохимического разложения фторэтиленкарбоната на кремниевых анодных поверхностях литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 161 , A213 – A221 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 121.

    Мартинес де ла Хоз, Дж. М. и Балбуэна, П. Б. Механизмы восстановления присадок на кремниевых анодах литий-ионных аккумуляторов. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 , 17091–17098 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 122.

    МакАртур, М. А., Трасслер, С. и Дан, Дж. Р. Исследования на месте роста слоя SEI на материалах электродов для литий-ионных аккумуляторов с использованием спектроскопической эллипсометрии. J. Electrochem. Soc. 159 , A198 – A207 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 123.

    Янг З., Гевирт А. А. и Трэхи Л.Исследование влияния фторэтиленкарбоната на электроды литий-ионных аккумуляторов на основе олова. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7, (6557–6566 (2015).

    Google Scholar

  • 124.

    Xing, L., Li, W., Xu, M., Li, T. & Zhou, L. Восстановительный механизм этиленсульфита как твердого электролита, образующего межфазную пленку, для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 196 , 7044–7047 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 125.

    Sun, Y. & Wang, Y. Новые взгляды на электровосстановление этиленсульфита как добавки к электролиту для облегчения образования межфазной границы твердого электролита в литий-ионных батареях. Phys. Chem. Chem. Phys. 19 , 6861–6870 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 126.

    Вродниг, Г. Х., Безенхард, Дж. О. и Винтер, М. Сульфит этилена в качестве добавки к электролиту для литий-ионных элементов с графитовыми анодами. J. Electrochem. Soc. 146 , 470–472 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 127.

    Leggesse, E. G. & Jiang, J.-C. Теоретическое исследование восстановительного разложения этиленсульфита: пленкообразующей добавки к электролиту в литий-ионных батареях. J. Phys. Chem. А. 116 , 11025–11033 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 128.

    Xu, M. Q. et al. Влияние бутилсультона на характеристики литий-ионной батареи и границу раздела графитового электрода. Acta Phys. Чим. Грех. 22 , 335–340 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 129.

    Chen, R. et al. Бутиленсульфит как пленкообразующая добавка к электролитам на основе пропиленкарбоната для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 172 , 395–403 (2007).

    Артикул Google Scholar

  • 130.

    Xu, M. Q., Li, W. S., Zuo, X. X., Liu, J. S. & Xu, X. Повышение эффективности литий-ионного аккумулятора с использованием ПК в качестве компонента растворителя и BS в качестве добавки, формирующей SEI. J. Источники энергии 174 , 705–710 (2007).

    Артикул Google Scholar

  • 131.

    Xing, LD, Wang, CY, Xu, MQ, Li, WS & Cai, ZP Теоретическое исследование механизма восстановления 1,3-бензодиоксол-2-она для образования границы раздела твердого электролита на аноде литий-ионный аккумулятор. J. Источники энергии 189 , 689–692 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 132.

    Селф, Дж., Холл, Д. С., Мадек, Л. и Дан, Дж. Р. Роль проп-1-ен-1,3-сультона как добавки в литий-ионных элементах. J. Источники энергии 298 , 369–378 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 133.

    Leggesse, E. G. & Jiang, J.-C. Теоретическое исследование восстановительного разложения 1,3-пропансултона: SEI-образующая добавка в литий-ионных батареях. RSC Adv. 2 , 5439–5446 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 134.

    Jung, H. M. et al. Фторпропановый сультон как SEI-образующая добавка превосходит виниленкарбонат. J. Mater. Chem. А 1 , 11975–11981 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 135.

    Ding, Z., Li, X., Wei, T., Yin, Z. & Li, X. Улучшенная совместимость графитового анода для литий-ионных аккумуляторов с использованием сложных эфиров серной кислоты. Электрохим. Acta 196 , 622–628 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 136.

    Wang, B. et al. Влияние 3,5-бис (трифторметил) бензолбороновой кислоты в качестве добавки на электрохимические характеристики электролитов на основе пропиленкарбоната для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 54 , 816–820 (2008).

    Артикул Google Scholar

  • 137.

    Xu, M., Zhou, L., Xing, L., Li, W. & Lucht, BL. Экспериментальные и теоретические исследования 4,5-диметил-1,3 диоксол-2-она в твердом состоянии. Добавка, образующая интерфейс электролита для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 55 , 6743–6748 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 138.

    Xu, M. et al. Экспериментальные и теоретические исследования диметилацетамида (DMAc) в качестве добавки, стабилизирующей электролит для литий-ионных аккумуляторов. J. Phys. Chem. С 115 , 6085–6094 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 139.

    Hall, D. S. et al. Межфазное образование поверхностных электролитов в литий-ионных элементах, содержащих добавки пиридинового аддукта. J. Electrochem. Soc. 163 , A773 – A780 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 140.

    Forestier, C. et al. Легкое восстановление псевдокарбонатов: продвижение межфазных границ твердого электролита с дицианокетеновыми алкиленовыми ацеталами в литий-ионных батареях. J. Источники энергии 303 , 1–9 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 141.

    Forestier, C. et al. Сравнительное исследование межфазных границ твердых электролитов, образованных добавками к электролиту винилэтиленкарбоната и дицианокетена-винилэтиленацеталя. J. Источники энергии 345 , 212–220 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 142.

    Лу, З., Янг, Л. и Го, Ю. Термическое поведение и кинетика разложения шести солей электролитов с помощью термического анализа. J. Источники энергии 156 , 555–559 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 143.

    Тасаки, К., Канда, К., Кобаяши, Т., Накамура, С. и Уэ, М. Теоретические исследования восстановительного разложения растворителей и добавок для литий-ионных аккумуляторов вблизи литиевых анодов. J. Electrochem. Soc. 153 , A2192 – A2197 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 144.

    Ue, M., Murakami, A. & Nakamura, S. Анодная стабильность нескольких анионов, исследованная ab initio теориями молекулярных орбиталей и функционала плотности. J. Electrochem.Soc. 149 , A1572 – A1577 (2002).

    Артикул Google Scholar

  • 145.

    Хан, Й.-К., Юнг, Дж., Ю, С. и Ли, Х. Понимание характеристик высоковольтных добавок в литий-ионных батареях: эффекты растворителя. J. Источники энергии 187 , 581–585 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 146.

    Холлз, М. Д. и Тасаки, К.Высокопроизводительная квантовая химия и виртуальный скрининг добавок к электролиту литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 195 , 1472–1478 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 147.

    Парк, М. Х., Ли, Ю. С., Ли, Х. и Хан, Ю.-К. Низкое сродство связывания Li + : важная характеристика добавок, образующих межфазные границы твердых электролитов в литий-ионных батареях. J. Источники энергии 196 , 5109–5114 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 148.

    Янковски П., Вичорек В. и Йоханссон П. Электролитные добавки, образующие SEI для литий-ионных аккумуляторов: разработка и тестирование вычислительных подходов. J. Mol. Модель. 23 , 6–6 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 149.

    Хуш Т. и Корт М. Как оценить межфазные характеристики твердого электролита при скрининге материалов электролита. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 22799–22808 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 150.

    Кнап, Дж., Спир, К., Лейтер, К., Беккер, Р. и Пауэлл, Д. Вычислительная структура для масштабирования мостов в многомасштабном моделировании. Внутр. J. Numer. Meth. Англ. 108 , 1649–1666 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 151.

    Йорн Р. и Кумар Р. Сломать весы: моделирование электролита в металло-ионных батареях. Electrochem. Soc. Интерфейс 26 , 55–59 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 152.

    Qu, X.H. et al. Проект электролитного генома: подход с использованием больших данных в открытии материалов для аккумуляторов. Comput. Матер. Sci. 103 , 56–67 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 153.

    Wang, Y., Zhang, W., Chen, L., Shi, S. & Liu, J. Количественное описание взаимосвязи структура-свойство материалов литий-ионных аккумуляторов для высокопроизводительных вычислений. Sci. Technol. Adv. Мат. 18 , 134–146 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 154.

    Джордж С. М. Осаждение атомных слоев: обзор. Chem. Ред. 110 , 111–131 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 155.

    Райли, Л. А., Кавана, А. С., Джордж, С. М., Ли, С.-Х. И Диллон, А.С. Улучшенная механическая целостность композитных электродов с ALD-покрытием для литий-ионных аккумуляторов. Electrochem. Solid State Lett. 14 , A29 – A31 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 156.

    Линь, Ю.-Х. и другие. Связь необратимой потери емкости литий-ионных аккумуляторов с электронными изолирующими свойствами твердоэлектролитных межфазных компонентов (SEI). J. Источники энергии 309 , 221–230 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 157.

    Leung, K. et al. Использование осаждения атомных слоев для предотвращения разложения растворителя в литий-ионных батареях: моделирование из первых принципов и экспериментальные исследования. J. Am. Chem. Soc. 133 , 14741–14754 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 158.

    Сото, Ф. А., Ма, Ю., Мартинес де ла Хоз, Дж. М., Семинарио, Дж. М. и Бальбуэна, П. Б. Механизмы образования и роста межфазных слоев твердого электролита в аккумуляторных батареях. Chem. Матер. 27 , 7990–8000 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 159.

    Liu, Z. et al. Межфазное исследование межфазной границы твердого электролита на металлическом литиевом аноде: значение для роста дендритов лития. J. Electrochem.Soc. 163 , A592 – A598 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 160.

    Леунг, К. и Юнгйоханн, К. Л. Пространственные неоднородности и начало нарушения пассивирования на границах раздела литиевый анод. J. Phys. Chem. C 121 , 20188–20196 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 161.

    Бенитес, Л., Кристанчо, Д., Семинарио, Дж.М., Мартинес де ла Хоз, Дж. М. и Бальбуэна, П. Б. Перенос электронов через межфазные слои твердого электролита, сформированные на кремниевых анодах литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 140 , 250–257 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 162.

    Бенитес, Л. и Семинарио, Дж. М. Перенос электронов и восстановление электролита на границе раздела твердых электролитов перезаряжаемых литий-ионных батарей с кремниевыми анодами. J. Phys. Chem. С 120 , 17978–17988 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 163.

    Li, D. et al. Моделирование образования SEI на графитовых электродах в батареях LiFePO 4 . J. Electrochem. Soc. 162 , A858 – A869 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 164.

    Joho, F. et al. Связь между свойствами поверхности, структурой пор и потерей заряда в первом цикле графита как отрицательного электрода в литий-ионных батареях. J. Power Sources 97 , 78–82 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 165.

    Feng, T. et al. Недорогой слой покрытия Al 2 O 3 в виде предварительно отформованного SEI на порошке природного графита для повышения кулоновской эффективности и стабильности литий-ионных аккумуляторов при высокоскоростном циклировании. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 6512–6519 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 166.

    Рамос-Санчес, Г., Чен, Г., Арутюнян, А. Р., Бальбуэна, П. Б. Теоретические и экспериментальные исследования емкости накопления лития в пучках однослойных углеродных нанотрубок. RSC Adv. 6 , 27260–27266 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 167.

    Nie, M. et al. Литий-ионная батарея графитовая граница раздела фаз с твердым электролитом, выявленная методами микроскопии и спектроскопии. J. Phys. Chem. С. 117 , 1257–1267 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 168.

    Гарсия-Ластра, Дж. М., Мюрдал, Дж. С.Г., Кристенсен, Р., Тайгесен, К.С. и Вегге, Т. Исследование поляронной проводимости в Li 2 O 2 и Li 2 методом DFT плюс U CO 3 : последствия для литий-воздушных аккумуляторов. J. Phys. Chem. С. 117 , 5568–5577 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 169.

    Ши, С., Ци, Й., Ли, Х. и Гектор, Л. Дж. Младший. Термодинамика дефектов и механизмы диффузии в Li 2 CO 3 и последствия для межфазной границы твердого электролита в литий-ионных батареях. J. Phys. Chem. С. 117 , 8579–8593 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 170.

    Бумм, Л. А., Арнольд, Дж. Дж., Данбар, Т. Д., Аллара, Д. Л. и Вайс, П. С. Перенос электрона через органические молекулы. J. Phys. Chem. B 103 , 8122–8127 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • 171.

    Ямада Ю., Ирияма Ю., Абэ Т. и Огуми З. Кинетика переноса иона лития на границе раздела между графитом и жидкими электролитами: влияние растворителя и поверхностной пленки. Langmuir 25 , 12766–12770 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 172.

    Xu, K., von Cresce, A. & Lee, U. Дифференциация вкладов в барьер «ионного переноса» от межфазного сопротивления и десольватации Li + на границе раздела электролит / графит. Langmuir 26 , 11538–11543 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 173.

    Чен, Ю. К., Оуян, К. Ю., Сонг, Л. Дж. И Сан, З. Л. Электрическая динамика и динамика ионов лития в трех основных компонентах межфазной границы твердого электролита из исследования теории функционала плотности. J. Phys. Chem. С 115 , 7044–7049 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 174.

    Иддир, Х. и Кертисс, Л.А. Механизмы диффузии ионов лития в объемных моноклинных кристаллах Li 2 CO 3 по результатам исследований функционала плотности. J. Phys. Chem. C 114 , 20903–20906 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 175.

    Бородин О., Смит Г. Д. и Фан П. Молекулярно-динамическое моделирование алкилкарбонатов лития. J. Phys. Chem. B 110 , 22773–22779 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 176.

    Бородин, О., Чжуанг, Г. Р. В., Росс, П. Н., Сюй, К. Моделирование молекулярной динамики и экспериментальное исследование транспорта ионов лития в дикарбонате этилен-дилития. J. Phys. Chem. С. 117 , 7433–7444 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 177.

    Бедров Д., Бородин О. и Хупер Дж. Б. Ли + Транспортные и механические свойства модельных межфазных фаз твердых электролитов (SEI): взгляд на модели атомистической молекулярной динамики. J. Phys. Chem. С. 121 , 16098–16109 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 178.

    Бородин, О.в Электролиты для литиевых и литий-ионных батарей (ред. Т. Р. Джоу, К. Сюй, О. Бородин и М. Уэ) 371-401 (Спрингер, Нью-Йорк, 2014).

  • 179.

    Pan, J., Cheng, Y.-T. & Qi, Y. Общий метод прогнозирования зависимой от напряжения ионной проводимости в твердом электролитном покрытии на электродах. Phys. Ред. B 91 , 134116 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 180.

    Бенитес, Л.И Семинарио, Дж. М. Коэффициент диффузии ионов через межфазную фазу твердого электролита в литий-ионных батареях. J. Electrochem. Soc. 164 , E3159 – E3170 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 181.

    Йилдирим, Х., Киначи, А., Чан, М. К. Й. и Грили, Дж. П. Анализ из первых принципов термодинамики дефектов и ионного транспорта в неорганических соединениях SEI: LiF и NaF. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 18985–18996 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 182.

    Soto, F. A. et al. Настройка межфазной границы твердого электролита для селективного хранения Li- и Na-Ion в твердом углероде. Adv. Материал . 29 , 1606860 (2017).

  • 183.

    Фан, Л., Чжуан, Х. Л., Гао, Л., Лу, Ю. и Арчер, Л. А. Регулирование осаждения лития на границах раздела искусственных твердых электролитов. J. Mater. Chem. А 5 , 3483–3492 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 184.

    Liang, C.C. Проводящие характеристики твердых электролитов на основе йодида лития и оксида алюминия. J. Electrochem. Soc. 120 , 1289–1292 (1973).

    Артикул Google Scholar

  • 185.

    Пан, Дж., Чжан, К., Сяо, X., Ченг, Ю.-Т. & Qi, Y. Дизайн наноструктурированных гетерогенных твердых ионных покрытий через многомасштабную модель дефекта. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 5687–5693 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 186.

    Бородин О. и Бедров Д. Межфазная структура и динамика компонентов SEI алкилдикарбоната лития в контакте с электролитом литиевой батареи. J. Phys. Chem. C 118 , 18362–18371 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 187.

    Shang, S.-L. и другие. Динамика решетки, термодинамика и упругие свойства моноклинного Li 2 CO 3 из теории функционала плотности. Acta Mater. 60 , 5204–5216 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 188.

    Shin, H., Park, J., Han, S., Sastry, AM & Lu, W. Компонентная / структурно-зависимая эластичность межфазного слоя твердого электролита в литий-ионных батареях: экспериментальные и расчетные исследования. J. Источники энергии 277 , 169–179 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 189.

    Зверева, Э., Калисте, Д. и Почет, П. Идентификация границы раздела фаз твердого электролита на графите. Карбон Нью-Йорк 111 , 789–795 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 190.

    Сото, Ф. А. и Балбуэна, П. Б. Выяснение взаимодействий олигомер-поверхность и олигомер-олигомер на литированной поверхности кремния. Электрохим. Acta 220 , 312–321 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 191.

    Verbrugge, M. W., Qi, Y., Baker, D. R., Cheng, Y.-T. Вызванное диффузией напряжение в структурах сердечник – оболочка и последствия для надежной конструкции электродов и выбора материалов (Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2015).

  • 192.

    Тасаки, К. и Харрис, С. Дж. Расчетное исследование растворимости солей лития, образующихся на отрицательном электроде литиево-ионной батареи, в органических растворителях. J. Phys. Chem. С. 114 , 8076–8083 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 193.

    Леунг, К., Сото, Ф., Ханкинс, К., Балбуэна, П. Б. и Харрисон, К. Л. Стабильность межфазных компонентов твердого электролита на поверхности металлического лития и реактивного материала анода. J. Phys. Chem. C 120 , 6302–6313 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 194.

    Xu, K. et al. Синтез и характеристика алкилмоно- и дикарбонатов лития как компонентов поверхностных пленок литий-ионных аккумуляторов. J. Phys. Chem. B 110 , 7708–7719 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 195.

    Окуно, Ю., Уширогата, К., Содеяма, К. и Татеяма, Ю. Разложение фторэтиленкарбонатной добавки и склеивающее действие продуктов фторида лития на межфазную фазу твердого электролита: исследование ab initio. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 8643–8653 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 196.

    Чжан К. и Кагазчи П. Зависимость переноса ионов от электроотрицательности составляющих атомов в ионных кристаллах. Chemphyschem 18 , 965–969 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 197.

    Леунг К. Моделирование из первых принципов миграции Mn (II), описанное выше, и растворения с поверхностей Li x Mn 2 O 4 (001). Chem. Матер. 29 , 2550–2562 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 198.

    Аурбах, Д., Эйн-Эли, Ю. и Забан, А. Химия поверхности литиевых электродов в растворах алкилкарбонатов. J. Electrochem. Soc. 141 , L1 – L3 (1994).

    Артикул Google Scholar

  • 199.

    Херстедт, М., Абрахам, Д. П., Керр, Дж.Б. и Эдстрем, К. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия отрицательных электродов от мощных литий-ионных элементов, показывающая различные уровни затухания мощности. Электрохим. Acta 49 , 5097–5110 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 200.

    Ньюман, Дж. С. и Тобиас, К. В. Теоретический анализ распределения тока в пористых электродах. J. Electrochem. Soc. 109 , 1183–1191 (1962).

    Артикул Google Scholar

  • 201.

    Ньюман, Дж., Томас, К. Э., Хафези, Х. и Уиллер, Д. Р. Моделирование литий-ионных батарей. J. Источники энергии 119 , 838–843 (2003).

    Артикул Google Scholar

  • 202.

    Broussely, M. et al. Механизм старения в ионно-литиевых ячейках и календарные прогнозы жизни. J. Power Sources 97-98 , 13–21 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 203.

    Кристенсен Дж. И Ньюман Дж. Математическая модель литий-ионной межфазной границы твердого электролита отрицательного электрода. J. Electrochem. Soc. 151 , A1977 – A1988 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 204.

    Колклаже, А. М., Смит, К. А. и Ки, Р. Дж. Детальное моделирование химии и переноса пленок на границе раздела твердых электролитов (SEI) в литий-ионных батареях. Электрохим. Acta 58 , 33–43 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 205.

    Плоэн, Х. Дж., Рамадасс, П. и Уайт, Р. Е. Модель диффузии растворителя для старения литий-ионных аккумуляторных элементов. J. Electrochem. Soc. 151 , A456 – A462 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 206.

    Лю Л., Парк Дж., Линь X., Састри А.М. и Лу, В. Термо-электрохимическая модель, которая дает пространственно-зависимый рост межфазной границы твердого электролита в литий-ионной батарее. J. Источники энергии 268 , 482–490 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 207.

    Пинсон, М. Б. и Базант, М. З. Теория образования SEI в аккумуляторных батареях: уменьшение емкости, ускоренное старение и прогноз срока службы. J. Electrochem. Soc. 160 , A243 – A250 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 208.

    Тан, М., Лу, С. и Ньюман, Дж. Экспериментальное и теоретическое исследование механизмов образования твердого электролита и межфазной границы на стеклоуглероде. J. Electrochem. Soc. 159 , A1775 – A1785 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 209.

    Гуань, П., Лю, Л. и Линь, X. Моделирование и эксперимент по эволюции морфологии межфазной границы твердого электролита (SEI) и диффузии ионов лития. J. Electrochem. Soc. 162 , A1798 – A1808 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 210.

    Сингл, Ф., Хорстманн, Б. и Латц, А. Динамика и морфология межфазной границы твердых электролитов (SEI). Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 17810–17814 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 211.

    Сингл, Ф., Хорстманн, Б.& Латц, А. Выявление морфологии SEI: углубленный анализ подхода к моделированию. J. Electrochem. Soc. 164 , E3132 – E3145 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 212.

    Теккерей, М. М., Волвертон, К. и Айзекс, Э. Д. Хранение электрической энергии для транспортировки, приближающееся к литий-ионным батареям и выходящее за их пределы. Energy Environ. Sci. 5 , 7854–7863 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 213.

    Саал, Дж. Э., Кирклин, С., Эйкол, М., Мередиг, Б. и Волвертон, К. Дизайн и открытие материалов с помощью теории функционала высокой плотности: открытая база данных квантовых материалов (OQMD). JOM 65 , 1501–1509 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 214.

    Aykol, M. et al. Высокопроизводительный вычислительный дизайн катодных покрытий для литий-ионных аккумуляторов. Нат. Commun. 7 , 13779 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 215.

    Кох, С. Л., Морган, Б. Дж., Пассерини, С. и Теобальди, Г. Скрининг теории функции плотности для стратегий обработки газа для стабилизации анодов из металлического лития с высокой плотностью энергии. J. Источники энергии 296 , 150–161 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 216.

    Y, Z., X, H. & Y, M. Стратегии, основанные на химии нитридных материалов, для стабилизации анода из металлического Li. Adv. Sci. 4 , 1600517 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 217.

    Букамп Б. А. и Хаггинс Р. А. Быстрая ионная проводимость в нитриде лития. Mater. Res. Бык. 13 , 23–32 (1978).

    Артикул Google Scholar

  • 218.

    Shi, L., Xu, A. & Zhao, T. Исследования из первых принципов рабочего механизма 2D h-BN в качестве межфазного слоя для анода литий-металлических батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9, (1987–1994 (2017).

    Google Scholar

  • 219.

    Ma, Y. et al. Структура и реакционная способность покрытых алуконом пленок на поверхностях Si и Li x Si y . ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 11948–11955 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 220.

    Jung, Y. S. et al. Нанесение ультратонких атомных слоев на композитные электроды для получения высокопрочных и безопасных литий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 22 , 2172–2176 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 221.

    Kozen, A.C. et al. Разработка анодов из металлического лития нового поколения путем осаждения атомных слоев. Acs Nano 9 , 5884–5892 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 222.

    Сяо, Х.С., Лу, П. и Ан, Д. Ультратонкие многофункциональные оксидные покрытия для литий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 23 , 3911–3915 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 223.

    Катияр П., Джин К. и Нараян Р. Дж. Электрические свойства тонких пленок аморфного оксида алюминия. Acta Mater. 53 , 2617–2622 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 224.

    Piper, D. M. et al. Реверсивные кремниевые нанокомпозитные аноды большой емкости для литий-ионных аккумуляторов за счет осаждения молекулярных слоев. Adv. Матер. 26 , 1596–1601 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 225.

    Kim, S.-Y. & Ци, Ю.Эволюция свойств Al 2 O 3 Si-электроды с покрытием и без покрытия: исследование первых принципов. J. Electrochem. Soc. 161 , F3137 – F3143 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 226.

    Kim, S.-Y. и другие. Самостоятельная конструкция покрытия с градиентом концентрации и модуля упругости для защиты кремниевых нанопроволочных электродов во время литирования. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 3706–3715 (2016).

    Артикул Google Scholar

  • 227.

    Гомес-Баллестерос, Дж. Л. и Балбуэна, П. Б. Восстановление компонентов электролита на кремниевом аноде с покрытием литий-ионных аккумуляторов. J. Phys. Chem. Lett. 8 , 3404–3408 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 228.

    Zhang, L.Q. et al. Контроль деформации, вызванной литированием, и скорости заряда в электродах с нанопроволокой путем нанесения покрытия. ACS Nano 5 , 4800–4809 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 229.

    Чжао, К., Фарр, М., Хартл, Л., Влассак, Дж. Дж. И Суо, З. Разрушение и разрушение литий-ионных аккумуляторов с электродами из наноструктур с полым ядром и оболочкой. J. Источники энергии 218 , 6–14 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 230.

    Stournara, M.Э., Ци, Ю. и Шеной, В. Б. От расчетов ab initio до многомасштабного проектирования частиц Si / C ядро ​​– оболочка для литий-ионных анодов. Нано. Lett. 14 , 2140–2149 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 231.

    Qi, Y., Hector, L. G. Jr., James, C. & Kim, K. J. Упругие свойства материалов электродов батареи, зависящие от концентрации лития, на основе расчетов из первых принципов. J. Electrochem. Soc. 161 , F3010 – F3018 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 232.

    Перес-Бельтран, С., Рамирес-Кабальеро, Г. Э. и Балбуэна, П. Б. Расчеты из первых принципов литирования гидроксилированной поверхности аморфного диоксида кремния. J. Phys. Chem. С 119 , 16424–16431 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 233.

    Heine, J.и другие. Фторэтиленкарбонат в качестве добавки к электролиту в электролитах на основе диметилового эфира тетраэтиленгликоля для применения в литий-ионных и литий-металлических батареях. J. Electrochem. Soc. 162 , A1094 – A1101 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 234.

    Хуанг, Дж., Фан, Л.-З., Ю, Б., Син, Т. и Цю, В. Исследования теории функций плотности на B-содержащих солях лития. Ионика 16 , 509–513 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 235.

    Чжан, X. Р., Костецки, Р., Ричардсон, Т. Дж., Пью, Дж. К. и Росс, П. Н. Электрохимические и инфракрасные исследования восстановления органических карбонатов. J. Electrochem. Soc. 148 , A1341 – A1345 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 236.

    Ван, Ю. X., Накамура, С., Тасаки, К., и Балбуэна, П.B. Теоретические исследования для понимания химии поверхности угольных анодов для литий-ионных аккумуляторов: как виниленкарбонат играет свою роль в качестве добавки к электролиту? J. Am. Chem. Soc. 124 , 4408–4421 (2002).

    Артикул Google Scholar

  • 237.

    Бхатт, М. Д. и О’Двайер, С. Межфазные границы твердых электролитов на графитовых анодах литий-ионных аккумуляторов в электролитах на основе пропиленкарбоната (ПК), содержащих FEC, LiBOB и LiDFOB в качестве добавок. Chem. Phys. Lett. 618 , 208–213 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 238.

    Профатилова И.А., Ким С.-С. И Чой, Н.-С. Повышенные термические свойства межфазной границы твердого электролита, образованной на графите в электролите с фторэтиленкарбонатом. Электрохим. Acta 54 , 4445–4450 (2009).

    Артикул Google Scholar

  • 239.

    Фоллмер, Дж. М., Кертисс, Л. А., Виссерс, Д. Р. и Амин, К. Механизмы восстановления этилена, пропилена и винилэтиленкарбонатов – квантово-химическое исследование. J. Electrochem. Soc. 151 , A178 – A183 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 240.

    Yu, T. et al. Влияние сульфолана на морфологию и химический состав межфазного слоя твердого электролита в электролите на основе бис (оксалато) бората лития. Surf. Интерфейс Anal. 46 , 48–55 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 241.

    Ни, М., Ся, Дж. И Дан, Дж. Р. Разработка добавок пиридин-борного трифторида к электролиту для литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 162 , A1186 – A1195 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 242.

    Каймаксиз, С.и другие. Электрохимическая стабильность салицилатоборатов лития в качестве добавок к электролиту в литий-ионных аккумуляторах. J. Источники энергии 239 , 659–669 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 243.

    Паниц, Й.-К., Вительманн, У., Вахтлер, М., Стребеле, С. и Вольфарт-Меренс, М. Образование пленки в электролитах, содержащих LiBOB. J. Источники энергии 153 , 396–401 (2006).

    Артикул Google Scholar

  • 244.

    Zhang, L. et al. Молекулярная инженерия в направлении стабилизации интерфейса: добавка к электролиту для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.