ИСТИНА

В настоящее время металл-кислородные источники тока представляют большой интерес, поскольку они обладают самой высокой теоретической удельной емкостью и плотностью энергии по сравнению с другими источниками тока. Среди различных металл-кислородных систем магний-кислородный (Mg-O2) источник тока с апротонным электролитом имеет наибольшую теоретическую ЭДС (3.09 В) и емкость (3832 А·ч·л-1), что превышает характеристики литий-кислородных аккумуляторов вследствие большего молярного заряда, переносимого катионом магния [1]. Больший интерес вызывают потенциально перезаряжаемые магний-кислородные аккумуляторы с апротонными электролитами, которые помогают преодолеть проблему коррозии магния и позволяют применять высокие зарядные потенциалы. Механизм реакции восстановления кислорода в присутствии ионов магния и соответствующий ему состав продуктов разряда магний-кислородной ячейки является предметом дискуссии и изучен лишь в небольшом количестве апротонных электролитов [2,3]. Согласно литературным данным, на поверхности электрода после разряда наблюдается как пероксид, так и оксид магния. В ходе данной работы были проведены кинетические исследования реакции восстановления кислорода в присутствии ионов магния в электролитах на основе диметилсульфоксида, тетраметиленсульфона и ацетонитрила на стеклоуглеродном рабочем электроде, а также исследованы продукты разряда магний-кислородной ячейки с пористым положительным углеродным электродом. Было установлено, что в электролите на основе диметилсульфоксида на катодном полуцикле наблюдается 2 пика, относящиеся, соответственно, к восстановлению кислорода до надпероксид-аниона, и восстановлению надпероксида магния до пероксида. При этом в ходе циклирования поверхность электрода пассивируется продуктами разряда, что приводит к снижению катодного заряда от цикла к циклу и блокированию реакции восстановления надпероксида магния. В электролитах на основе ацетонитрила и тетраметиленсульфона на катодном полуцикле наблюдается один пик, при этом возможно циклирование с полным разложением продуктов разряда без снижения катодного заряда. Исследование продуктов разряда магний-кислородной ячейки на пористом углеродном электроде методом рентгенофазового анализа в электролите на основе диметилсульфоксида показало, что основной продукт разряда является рентгеноаморфным, при этом по данным ИК-спектроскопии на поверхности электрода после разряда наблюдается пероксид магния. Ячейки на основе ацетонитрила и тетраметиленсульфона разрядить не удалось вследствие мгновенного образования пассивирующего слоя на поверхности металлического магния, препятствующего его растворению в ходе разряда. На основании полученных данных будут выработаны рекомендации по выбору состава электролита для вторичных магний-кислородных химических источников тока.