Оглавление

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 5

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ И ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРИРОВАНИЯ

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА................................

1.1 Уровень развития исследований и разработок химических источников

тока............................................................................................................ 12

1.2 Формирование состава и структуры в свинцово-кислотном источнике

тока............................................................................................................ 15

1.2.1 Устройство свинцово-кислотного элемента................................. 15

1.2.2 Физико-химические процессы при изготовлении электродных

пластин...................................................................................................... 17

1.3 Физико-химические явления и процессы в свинцово-кислотном элементе 19

1.3.1 Электрохимические явления......................................................... 20

1.3.2 Физические явления...................................................................... 24

1.3.3 Роль двойного электрического слоя............................................ 28

1.4 Физические пороговые характеристики источников тока................. 31

1.5 Моделирование разрядных процессов............................................... 36

1.6 Анализ исследований взаимосвязи структуры и свойств электродных

материалов................................................................................................ 42

1.6.1 Изменение структуры отрицательного электродного материала .... 42

1.6.1.1 Роль углерода.......................................................................... 43

1.6.1.2 Активация зародышеобразования.......................................... 46

1.6.2 Управление электропроводностью положительного электродного

материала.................................................................................................

1.6.3 Роль наноразмерных структурных изменений............................. 49

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ТОКОНЕСУЩИХ МАСС ............................................... 54

2.1 Характеризация объектов исследования............................................ 56

2.1.1 Положительные, отрицательные токоотводы и электродные

материалы................................................................................................ 56

2.1.2 Сульфаты свинца.......................................................................... 66

2.1.3 Углеродные структуры ............................................................... 70

2.1.4 Органические расширители.......................................................... 78

2.1.5 Полианилин.................................................................................. 79

2.1.6 Свинцовый сурик.......................................................................... 81

2.2 Процессы изготовления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей 84

2.2.1 Приготовление электродных материалов.................................... 84

2.2.2 Условия и режимы дозревания электродных материалов........... 86

2.2.3 Сборка и формирование аккумуляторных батарей...................... 88

2.3 Методики исследования...................................................................... 91

2.4 Модельный образец............................................................................ 95

2.5 Физические методы и методики исследований................................ 101

2.5.1 Рентгенофазовый анализ............................................................. 101

2.5.2 Сканирующая (растровая) электронная микроскопия и

энергодисперсионный элементный анализ............................................ 103

2.5.3 Атомно-силовая микроскопия.................................................... 104

2.5.4 ИК-Фурье спектроскопия...........................................................

2.5.5. Комбинационное(рамановское) рассеяние света....................... 106

2.5.6. Рентгенофлуоресцентный анализ............................................... 108

ГЛАВА 3. ВЗАИМОСВЯЗИ СОСТАВОВ, СТРУКТУР С ДЕЙСТВУЮЩИМИ В ИСТОЧНИКАХ ТОКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕХАНИЗМАМИ ТОКООБРАЗОВАНИЯ............................................................................... 110

3.1 Структурирование электродных материалов углеродными активаторами

................................................................................................................ 110

3.1.1 Технический углерод.................................................................. 110

3.1.2 Гибридный углерод.................................................................... 118

3.1.3 Графитовые активаторы.............................................................. 120

3.1.4 Изменения в процессе дозревания положительных и отрицательных

электродных материалов........................................................................ 121

3.2 Структурирование и фазовые превращения в электродных материалах с

активатором в виде Pb₃O₄....................................................................... 125

3.2.1 В процессе дозревания................................................................ 125

3.2.2 В процессе формирования (в активной массе)........................... 127

3.2.3 Модельный эксперимент............................................................ 129

3.3 Влияние активаторов на зарядно-разрядные процессы................... 132

3.3.1 Роль изоморфизма сульфата бария в зародышеобразовании... 132

3.3.2 Роль углеродных активаторов.................................................... 135

3.4 Влияние углеродных активаторов на процессы структурирования в

электродных материалах........................................................................ 142

3.4.1. Барьерно-блокировочный механизм............................................

3.4.2 Повышение развитости поверхности электродных материалов .... 151

3.4.3 Роль электроосмоса.................................................................... 158

ГЛАВА 4. ТВЕРДОФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 164

4.1 Метод электрохимического формирования пленочных слоев из

ультрадисперсного графита.................................................................... 164

4.2 Характеристика пленочного слоя «наноструктурированный

ультрадисперсный графит / медь».......................................................... 167

4.3 Модель формирования электрического потенциала в системе

«медь - графит»....................................................................................... 172

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................... 177

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ....................................... 178

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................... 185