Innovative Technological Concept for the Production of High-Density Cathodes for Lithium Reserve Power Sources with Increased Specific Energy
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro
Abstract
ENG: This paper presents an innovative technological concept that significantly enhances the specific energy (both gravimetric and volumetric) of primary lithium power sources. A composition and laboratory-scale process for manufacturing composite cathodes with minimal electrochemically inactive («ballast») components have been developed. The proposed approach enables the production of high-density cathodes without significantly reducing their porosity. The composite cathodes were tested in disc-shaped primary power sources with dimensions of 2325 (23 mm in diameter and 2.5 mm in height). The effect of graphene content in the cathode mass on the discharge voltage of the cells was investigated. It was demonstrated that a graphene content of 3 % by weight of MnO2 in the cathode mass increases the average discharge voltage of the cells from 2.1 V to 2.5 V at a discharge current of 1 mA. Testing at a discharge current of 1 mA revealed that the capacity of the developed cells exceeds that of the best commercial counterparts by at least 40 %.
UKR: Надано інноваційну технологічну концепцію, застосування якої радикально підвищує питому енергію (на одиницю ваги та об'єму) первинних літієвих джерел струму. Розроблено склад і лабораторну технологію виготовлення композитних катодів, які практично не містять баластних (електрохімічно пасивних) компонентів. Застосування запропонованої концепції дозволяє виготовляти катоди високої щільності без суттєвого зменшення їх поруватості. Композитні катоди були протестовані у дискових первинних джерелах живлення в габаритах 2325 (діаметр 23 мм, висота 2,5 мм). Досліджено вплив вмісту графену у складі катодної маси на розрядну напругу елементів. Показано, що вміст графену 3 % від вагової долі MnO2 в катодній масі підвищує середню розрядну напругу елементів з 2,1 В до 2,5 В при струмі розряду 1 мА. Випробування елементів при струмі 1 мА показало, що при розряді до кінцевої напруги 2 В їх ємність перевищує ємність кращих комерційних аналогів мінімум на 40 %.
UKR: Надано інноваційну технологічну концепцію, застосування якої радикально підвищує питому енергію (на одиницю ваги та об'єму) первинних літієвих джерел струму. Розроблено склад і лабораторну технологію виготовлення композитних катодів, які практично не містять баластних (електрохімічно пасивних) компонентів. Застосування запропонованої концепції дозволяє виготовляти катоди високої щільності без суттєвого зменшення їх поруватості. Композитні катоди були протестовані у дискових первинних джерелах живлення в габаритах 2325 (діаметр 23 мм, висота 2,5 мм). Досліджено вплив вмісту графену у складі катодної маси на розрядну напругу елементів. Показано, що вміст графену 3 % від вагової долі MnO2 в катодній масі підвищує середню розрядну напругу елементів з 2,1 В до 2,5 В при струмі розряду 1 мА. Випробування елементів при струмі 1 мА показало, що при розряді до кінцевої напруги 2 В їх ємність перевищує ємність кращих комерційних аналогів мінімум на 40 %.
Description
K. Sukhyy: ORCID 0000-0002-4585-8268
Keywords
lithium power sources, reserve power sources, graphene, MnO2, MoO3, capacity, літієві джерела струму, резервні джерела живлення, графен, ємність
Citation
Markevych O. V., Polishchuk Y. V., Zinin V. V., Vavilon K. I. Sukhyy K. M. Innovative Technological Concept for the Production of High-Density Cathodes for Lithium Reserve Power Sources with Increased Specific Energy. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii. 2024. No. 6. P. 89–94. DOI: http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2024-157-6-89-94.