В главе проанализированы литературные данные по материалам отрицательных и положительных электродов для литиевых аккумуляторов с апротонными органическими электролитами.

Металлический литий, несомненно, является самым перспективным материалом для отрицательного электрода литиевых источников тока. Высокий отрицательный потенциал (Е и -2,9 Б) в неводных органических электролитах), низкий удельный и эквивалентный вес дают выигрыш в теоретической (WT=600 .6000 Вт-ч/кг) и практической удельной энергии (Wnp=300 .400 Вт-ч/кг) при использовании ряда систем с литиевым электродом, в ~ 3 раза превышающих аналогичные характеристики традиционных ХИТ. Основной проблемой использования лития в перезаряжаемых ЛИТ является неудовлетворительная циклируемость. Эффективным направлением решения этой проблемы на современном этапе является использование вместо металлического лития его сплавов (интерметаллидов) или соединений внедрения с графитом (интеркалятов).

Из интерметаллидов в наибольшей степени в качестве активного вещества отрицательного электрода исследованы сплавы лития с алюминием LiAl или LiAl(Me), где Me - модифицирующий металл, основная роль которого - обеспечение механических и прочностных характеристик литий-алюминиевого электрода в процессе циклирования, а также увеличения количества лития, внедряемого в А1-матрицу с целью повышения емкостных и разрядных характеристик электрода. Проанализированы литературные данные о твердых растворах и интерметаллических соединениях и системе LiAl, о природе дефектов в сплавах алюминия с металлами переходного ряда с позиций электронного строения металлов, их физико-химических и механических свойств, коррозионной стойкости, электрохимической активности; рассмотрен механизм диффузии легирующих частиц в объеме сплава и на поверхности. Рассмотрены особенности процесса катодного внедрения и его влияния на структурно-механические свойства модифицированных LiAl сплавов.

Углеродсодержащие материалы (УГМ) и их соединения внедрения с металлами широко используются в качестве отрицательных электродов ЛИА. Ведутся интенсивные работы по получению новых классов и групп веществ, позволяющих повысить эффективность отрицательного электрода. Уделено внимание особенностям структуры, физико-химическим свойствам УГМ, роли электронных переходов при внедрении компонентов раствора в межслоевые пространства кристаллической решетки УГМ. Отмечено, что внедрение щелочных металлов сопровождается раздвижением слоев кристаллической решетки УГМ без ее разрушения, при этом связь Ме- металлическая, чем ионная: валентные электроны равномерно распределяются между атомами углерода и внедряющегося металла. Внедрение щелочных металлов сопровождается раздвижением слоев кристаллической решетки УГМ без ее разрушения. Рассмотрены имеющиеся в литературе сведения об оптимизации свойств УГМ, состава электролита с целью повышения их устойчивости в присутствии графитсодержащих материалов и управления свойствами пассивирующего слоя.

Проведенный анализ показал, что в качестве положительных катодных интеркалируемых материалов в литиевых аккумуляторах с неводными органическими электролитами широко применяются как индивидуальные, так и композитные соединения переходных металлов, имеющие туннельную. канальную, или смешанную структуру. В такие материалы внедрение лития протекает обратимо я с большой скоростью. Рассмотрены способы активации катодов ЛА путем введения модифицирующих добавок в активную массу и предварительной обработки компонентов активной массы механическими и физико-химическими методами, что обеспечивает увеличение кулоновской эффективности катодной массы, повышение среднего напряжения разряда, отдаваемой емкости, и ведет к увеличению реальной удельной энергии ЛА. Процесс интеркаляции-деинтеркаляции лития сопровождается Изменением электрических (ток, сопротивление, потенциал), структурных (параметры решетки, расстояние между слоями), валентность переходного ме, энергия Гиббса, энтальпия, энтропия и других характеристик катодного материала. Все эти параметры взаимосвязаны, взаимозависимы.