Электрод zeller 855: Электроды СARBO 855 (Zeller) | Mexenergoremont

Сварочные электроды ZELLER L61 – WeldElec.com

Описание

ZELLER L61 — высокопроизводительный электрод, применяющийся для наплавки качественного износостойкого слоя, устойчивого к коррозии, на детали из стали, стального литья, марганцовистой стали, подвергающиеся сильному абразивному износу и умеренным ударным нагрузкам.

Электроды ZELLER L61 имеют отличные сварочные характеристики: легкий поджиг, мягкое горение дуги, высокий переход металла в шов 160%, гладкий мелкочешуйчатый шов не требующий последующей обработки, самоотделяющийся шлак.

Область применения

Данная марка идеально подходит для ремонта и восстановления корпусов насосов, лопастей и рычагов мешалок, бетононасосов, шнековых транспортеров, дробильных и распылительных установок, зубьев коронок, направляющих коксовых печей, а также для восстановления оборудования горнорудной и угольной промышленности.

Характеристики

Технологические особенности сварки

Прежде чем осуществлять наплавку электродом ZELLER L61, следует удалить упрочненный материал основы и ранее наплавленный металл, во избежание последующего охрупчивания и растрескивания.

Электроды рекомендуется просушить перед началом работ: температура — 340-360°С, продолжительность — 1 ч.

Зачистить рабочую поверхность до металлического блеска.

Наплавляемое изделие из марганцовистой стали рекомендуется максимально жестко закрепить к ровной поверхности и поместить деталь на 2/3 толщины в холодную воду, во избежание термоусадочных напряжений и поводок металла.

Массивные и длинномерные детали из марганцовистых сталей рекомендуется «разбить на сектора», попеременно производить наплавку каждого сектора, распределяя тем самым температурное вложение и обеспечивая промежуточное охлаждение на протяжении всего процесса наплавки.

Наплавка проводится короткой дугой, небольшими проходами, электрод следует держать максимально вертикально.

Температура детали при наплавке не должна превышать 150°С.

Скачать подробное описание >>>

Видео

Важно! Для деталей с тенденцией к растрескиванию, рекомендуется наложение промежуточного (буферного) слоя материалом ZELLER 663.При многослойной наплавке использовать, через каждые 3-4 слоя, более мягкий материал ZELLER 750Mn.

Где купить электроды различных марок

Выбирайте производителей и продавцов сварочных электродов, перейдя по ссылке ниже на страницу нашего каталога фирм.

Выбрать компанию

weldelec.com

Специальные Технологии Сварки (Пермь, Челябинск, Киров)

Главная страница » Компании » Пермь » Специальные Технологии Сварки (Пермь, Челябинск, Киров)

«Специальные Технологии Сварки» — компания, которая представляет в России и странах СНГ концерн ZELLER WELDING.

Преимущества торговой фирмы: качественный и оперативный подбор сварочных материалов; продукция сертифицирована и имеет разрешительные документы; постоянное наличие электродов на складе; интересные и перспективные формы сотрудничества с клиентом; консультации российских и зарубежных специалистов; написание технологии проведения сварочных работ.

Обширный опыт позволяет решать различные по сложности и масштабу задачи. Сотрудники предприятия могут разработать и предоставить технические решения для определенных производственных вопросов.

Компания «СТС-Пермь» расположена по адресу:

• Пермь, ул. Рабочая, 1, офис 7.
  • Телефоны: 8 (342) 207-04-88; 8 (950) 458-01-20.
  • Е-mail — [email protected]
• ООО «Кристалл»:
  • Киров, ул.Комсомольская, 13а-43.
  • Телефоны: 8 (8332) 47-01-97; 8 (912) 822-99-44.
  • Е-mail — [email protected]
• ООО «Уралметалл»:
  • Челябинск, ул. Радонежская, 6.
  • Телефоны: 8 (351) 722-39-14; 8 (912) 307-47-31; 8 (912) 773-11-59.
  • Е-mail — [email protected]
• Сайт — http://utp-centre.ru/.

Ассортимент:

• Сварочные электроды:
  • Zeller 855.
  • Zeller 888.
  • Zeller 866.
  • Zeller 800.
  • Zeller 880AS.
  • Zeller 470.
  • Zeller 480.
  • Zeller 490.
  • Zeller 555.
  • Zeller 562.
  • Zeller 514Kb.
  • Zeller L63.
  • Zeller L65.
  • Zeller Tubular 700.
  • Zeller 75WC.
  • Zeller D600.
  • Zeller 750Mn.
  • Zeller 655.
  • Zeller 663.
  • Zeller D350.
  • Zeller 6816MoLC.
  • Zeller 6809LC.
  • Zeller 6880H.
  • Zeller 340N.
  • Zeller 390.
  • Zeller 320.

Компания в разделе(ах): Показать/Скрыть

Поиск по сайту

Марки

МаркиВыберите рубрику48Н48ХНCapillaCastolinGeKaKiswelKOBATEKNobitecPhoenixQUATTRO ELEMENTIUTPWearshieldZELLERАНВАНЖРАНОАНПАНЦВИВСНВСФВСЦЗИОИТСКТИЛЭЗМРМТГНИАТНИИОЗАОЗАНАОЗБОЗИОЗЛОЗНОЗРОЗСОЗЧОЗШОК   ОК 46ПрочиеРОТЭКССЛТТМЛТМУУОНИУПЦЛЦНЦТЦУЭА

Свежие записи

© 2012-2018    Информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой    //    Вверх

weldelec. com

ZELLER 855 с биметаллическим стержнем и графито- базовым покрытием. Предназначен для сварки чугуна и чугуна со сталью без предварительного подогрева.

Универсальный электрод ZELLER 855 предназначен для сварки и наплавки, разнообразных марок вязкого чугуна, чугуна с шаровидным графитом и ковкого чугуна, особенно зернистого и для сварки этих материалов со сталями и литейными сталями без предварительного нагрева. ГОСТ: ВЧ35 – ВЧ60, КЧ30-6 – КЧ55-4, СЧ10 – СЧ35, ЧН2Х, ЧН3ХМДШ DIN: GG10 – GG35, GGG40 – GGG60, GTS35-10 – GTS55-04, GTW35-04 – GTW45-07, GTWS38-10 Идеально подходит для ремонтной сварки оснований станков, корпусов насосов, блоков цилиндров, двигателей и корпусов коробки передач, штампов из модифицированного чугуна.

CВАРОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ZELLER 855 имеет исключительные сварочные характеристики, ложится ровно и гладко, высокая степень наплавки, мелко чешуйчатый сварной валик. Очень экономичен при конструкционной и производственной сварке чугуна. Высокая токопроводимость благодаря биметаллической структуре проволоки. Сварочный материал ZELLER 855 на железо-никелевой основе являются более стойким к растворению серы и фосфора, чем электроды на никелевой основе. Идеально подходит для соединения промасленного и загрязненного примесями и ржавчиной чугуна, благодаря более агрессивной сварочной дуге. Специальная обмазка обеспечивает защиту сварочного шва от образования пор. Повышенное содержание никеля обеспечивает пластичность наплавленного металла, а также высокую стойкость к растрескиванию.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТОКА, ФАСОВКА, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ:

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ:

1. Разделать трещину. «U» – образная разделка трещины или свариваемых детали. Трещины следует разделывать полностью, так чтобы их можно было проварить на всю глубину. Такая разделка позволяет равномерно распределить внутренние напряжения. Еще одно преимущество этого способа разделки. Поскольку чугун имеет пористую структуру, он адсорбирует масло и жидкости, которые неблагоприятно влияют на свариваемость. Для того чтобы выжечь эти жидкости из зоны сварки требуется подогрев. Однако во многих случаях это невозможно, из-за специфической формы сварной конструкции и ограничений во времени. Поэтому рекомендуется использовать разделочный электрод ZELLER 880AS, использование этого материала позволит подготовить разделку трещины «U» образной формы и выжечь масло, влагу из зоны сварки, таким образом, снижается риск образования трещины пор при сварке. После обычной механической обработки влага и масло распределяются вдоль свариваемых кромок и могут быть причиной дефектов.

2. Зачистить поверхность шлифовальной машинкой.

3. Засверлить концы трещины. Если вам нужна высокая прочность соединения, существуют и другие способы. Например, если стенка тонкая, просверливают отверстие, вворачивают болты и обваривают их с одной или с двух сторон.

4. Короткие проходы. Варите в шахматном порядке. Один шаг влево от центра. Делаете зазор на расстоянии длины прохода, затем один шаг вправо, затем второй шаг влево и т.д. Если будете варить обычным способом трещина опередит вас, распространится дальше. Сварку осуществлять на минимальной дуге. Электрод вести медленно с небольшими поперечными колебаниями. Средняя температура детали при сварке не должна быть выше 80°С, избегайте избыточную концентрацию тепла.

5. Проковать по горячему. Отрихтуйте скругленным молотком, сразу после сварки. Напряжения возникают из-за усадки материала, при остывании. Основной материал хрупкий, с ламеллярной структурой. Мы имеем механическое напряжение – стресс от усадки. При проковке напряжение, вызванное усадкой, будет снижаться или частично преобразовываться в снижающее напряжение.

www.domsvarki.ru

ZELLER 320 – электрод для сварки оловянной Бронзы

Электрод ZELLER 320 для сварки меди и медных сплавов, фосфористой и оловянной бронзы с содержанием Sn 6-8%, латуни.

Область применения:

Электрод ZELLER 320 предназначен для сварки меди и медных сплавов, фосфористой и оловянной бронзы с содержанием Sn 6-8%, латуни, а так же соединение этих сплавов со сталью, в том числе нержавеющей и серым чугуном. Применяется для наплавки медных сплавов и бронзы. Материал идеально подходит для сварки сплавов типа (DIN 17662).

Назначение:

Ремонтные и сборочные работы с отливками, такими как: клапана, насосы, станины, поверхности подшипников скольжения. Ремонт роторов и судовых винтов, изделий монументальной скульптуры. Повышенная стойкость к фрикционному износу, коррозии, эрозии и кавитации при наплавке  на сталь, литую сталь и серый чугун.

Все интересующие вас вопросы вы можете задать по телефону 8 (961) 130-40-42

spectg. ru

ZELLER 855 – электрод для сварки чугуна без предварительного подогрева (ВИДЕО)

Универсальный ферроникелевый электрод ZELLER 855 с биметаллическим стержнем и графитобазовым покрытием. Предназначен для сварки чугуна и чугуна со сталью без предварительного подогрева.

Область применения:

Универсальный электрод ZELLER 855 предназначен для сварки и наплавки всех свариваемых видов чугуна: вязкого чугуна, чугуна с шаровидным графитом и ковкого чугуна, а так же для сварки чугуна со сталью без предварительного нагрева.

Назначение: Идеально подходит для ремонтной сварки чугунных станин, корпусных деталей: блоков цилиндров, двигателей, коробок передач, редукторов, штампов из модифицированного чугуна и т.д.

Сварочные характеристики:

ZELLER 855 имеет исключительные сварочные характеристики. Высокая степень наплавки. Электрод не перегревается благодаря биметаллической структуре стержня. Рекомендуется для сварки промасленного и загрязненного примесями и ржавчиной чугуна, за счет более агрессивной сварочной дуги. Специальная обмазка защищает сварочный шов от образования пор. Повышенное содержание никеля обеспечивает пластичность наплавленного металла, а так же высокую стойкость к растрескиванию.

Электрод для сварки чугуна  без предварительного подогрева Zeller 855 (Видео):

Все интересующие вопросы вы можете задать по телефону 8 (961) 130-40-42

spectg.ru

ZELLER D600 – электрод для наплавки (59 HRC) (Видео)

Универсальный экономичный электрод ZELLER D600 для наплавки поверхностей, устойчивых к сильным ударным нагрузкам, высокому давлению и а6разивному износу.

Область  применения:

Электрод ZELLER D600 предназначен  для наплавки износоустойчивого слоя на детали из стали, стального литья, марганцовистой  стали, подвергающиеся сильным ударам, большому давлению и абразивному  износу.

Назначение: Идеально подходит для ремонта и восстановления деталей проходческих щитов (восстановление  радиальной кромки, лицевой стороны ротора, наплавка резцов, шарашек и ковшевых  зубьев), рабочих плоскостей землеройных и транспортных машин (зубья и режущие  части ковшей экскаваторов  и бульдозеров), для изнашивающихся деталей камнеобрабатывающих установок (грохоты, шнеки, молоты, дробилки).

Сварочные характеристики:

Электрод ZELLER D600, с основным покрытием. Стабильная сварочная дуга, гладкий однородный шов без подрезов. Наплавленный металл обладает высокой твердостью, прочностью и трещиностойкостью. Стабильные наплавочные характеристики сохраняются  при вертикальном  положении электрода. Возможность многослойной наплавки, до 10 слоёв, без растрескивания шва.

Коэффициент перехода металла в шов 120%.

Последующая обработка возможна только шлифованием.

Твердость наплавленного  металла 59 HRC.

Электрод для наплавки поверхностей, устойчивых к сильным ударным нагрузкам Zeller D600 (Видео):

spectg.ru

ZELLER 470 – электрод для сварки чистого алюминия

 Электрод ZELLER 470 со специальным покрытием для сварки и наплавки чистого алюминия (99,8%).

Область применения:

Электрод из чистого алюминия со специальным покрытием ZELLER 470 предназначен для сварки и наплавки деталей и конструкций из алюминия технической чистоты марок: А0, А1, А2, А3.

Назначение:

Рекомендуется для сварки алюминиевых листов, профилей, токопроводящих шин, алюминиевого литья, резервуаров  для изготовления  транспортеров, картеров и блоков  двигателей, а профилей, токопроводящих шин, алюминиевого литья, резервуаров также  устранения  дефектов литья и т.п.

Все интересующие вас вопросы вы можете задать по телефону 8 (961) 130-40-42

spectg. ru

• Сварка графитовым электродом
• Сварка электродуговая видео
• Электроды по чугуну эсаб
• Сварка плавящимся электродом
• Графитированный электрод
• Угол наклона электрода при сварке
• Ока электроды
• Электроды сварочные озс 12
• Производство электродов графитовых
• Сварочные электроды монолит
• Сварка рельсовых стыков электродами

Сварка чугуна со сталью

Главная » Разное » Сварка чугуна со сталью

какими электродами и как варить

Сварка чугуна со сталью: какими электродами и как варить

Сварка разных металлов не редкость, особенно таких, как сталь с чугуном. Данные металлы очень близки по своему химическому составу, но варить их друг с другом, достаточно сложно, из-за сильной разницы процентного содержания углерода (в чугуне его больше).

Но это еще не значит, что нельзя варить чугун со сталью. Просто чтобы добиться качественного выполнения работ, придется соблюдать определенные технологии и использовать подходящее оборудование для этих целей.

Технология сварки чугуна со сталью

Существует несколько основных технологий, используя которые, можно добиться качественной сварки чугуна со сталью:

• Горячий и полугорячий метод — при горячем способе соединения чугуна со сталью, заготовки нагреваются до высоких температур (свыше 500 градусов), при полугорячем способе соединения, температуры нагрева несколько ниже.

• Холодный метод — без предварительного нагрева заготовок.

Основная сложность сварки чугуна и стали заключается в том, что структура у этих металлов разная. У чугуна, в отличие от стали, верхний слой не такой плотный, поэтому его важно не только обезжирить перед сваркой, но и максимально хорошо счистить, до появления плотного слоя.

Какими электродами варить сталь с чугуном

Ранее на сайте про ММА сварку mmasvarka.ru уже рассказывалось про электроды по чугуну и как их сделать своими руками. Что же касается электродов для сварки чугуна со сталью, то наибольшую эффективность в этом деле показали следующие марки электродов:

Электроды ЦЧ-4 — используются для достижения отличного результата при сварке стали с чугуном, как по горячей, так и по холодной технологиям. Сварка электродами ЦЧ-4 ведётся на постоянном токе с обратной полярностью, и, как правило, только в нижнем положении.

Электроды ОЗЧ-2 — достаточно эффективно показывают себя при сварке тонких металлов.

Электроды МНЧ-2 — специализированная марка электродов, которые дают достойные результаты при сварке чугуна со сталью.

Импортные электроды для сварки стали с чугуном, также пользуются немалой популярностью, среди наших мастеров. В первую очередь, это электроды для чугуна Ficast NiFe, электроды Zeller 855 и 866.

Сварка чугуна со сталью

Рассмотрим непосредственно сам процесс сварки чугуна со сталью:

• В первую очередь нужно выставить правильные настройки сварочного аппарата. Варить чугун со сталью рекомендуется на постоянных токах с обратной полярностью, при напряжении холостого хода не более 54 Вольт. Сварку следует выполнять малыми участками с максимально допустимой длиной валика не более 30 мм. Для того чтобы приварить сталь к чугуну, сначала подготавливается и очищается чугунная заготовка, к которой, впоследствии, приваривается металл.

• Проковка сварочного шва, также является важной особенностью сварки металла с чугуном. Особенно в тех случаях, когда нужно получить толстый сварочный шов. Проковка швов осуществляется молотком «по горячему», когда шов был только-только наложен. При этом характерный звон будет означать успешную проколку сварочного шва.
• Охлаждение места наложения шва, является залогом отсутствия деформаций и разрушений металлов. Следует время от времени охлаждать зону оплавки металла при сварке чугуна со сталью.

Осуществить сварку стали и чугуна непросто, однако вполне возможно. Здесь очень важно использовать только подходящие расходные материалы для этих целей, и знать правильную технологию выполнения работ.

Поделиться в соцсетях

Сварка чугуна со сталью

Чугун, несмотря на относительную схожесть по химическому составу со сталью, тяжело подвергается сварочным процессам. Объясняется это весьма высоким содержанием углерода, входящего в состав чугуна. Причем углерод может располагаться в виде как мелких, так и крупных зерен в теле чугунной детали. В первом случае деталь еще можно варить, во втором — даже вроде бы успешно проведенные сварочные работы не обеспечат необходимого качественного результата. Еще более сложным является процесс сваривания чугуна со сталью , тем более, что это, как говорилось выше, похожие материалы — весьма разнородны.
Для сваривания чугуна со сталью, промышленностью выпускаются специальные электроды. Из отечественных можно отметить электроды марки ЦЧ-4. Для получения качественного шва свариваемые кромки в обязательном порядке зачищаются — они не должны иметь посторонних включений, например, масла. Поскольку сама фактура чугуна такова, что он достаточно легко пропитывается маслом или другими техническими жидкостями, необходимый участок разделывается до получения абсолютно чистой поверхности.

Для сваривания чугуна со сталью устанавливается сварочный ток обратной полярности. Данное правило характерно для большинства сварочных трансформаторов, имеющих стандартный ток холостого хода порядка 54 Вольт.
При наличии сварочного аппарата с высоким током холостого хода, имеется возможность производит сварочные работы между чугуном и стальной деталью с использованием переменного тока.
И в первом и во втором случае обе заготовки необходимо подогреть до температуры порядка 600 градусов Цельсия. Производится это для того, чтобы не допустить излишне большого расширения металла в зоне сварки, при которых происходят необратимые деформации металла как во время сварочного процесса, так и при остывании. Данная технология позволяет получить абсолютно герметичный шов между чугунной и стальной деталью буквально за один проход.
При невозможности произвести подогрев детали (имеются легкоплавкие включения или сама деталь очень большая) можно производить сваривание чугуна и стали без предварительного подогрева, однако в этом случае технология несколько иная. Сваривание производится короткими валиками, максимальная длина которых составляет не более 25 мм, причем производится охлаждение каждого валика, перед нанесением следующего. Данный способ применим только в тех случаях, если не требуется высокая герметичность шва, поскольку полная сварка валиков между собой невозможна именно из-за охлаждения, а также если не будет производиться дальнейшая обработка места сварки, поскольку сам шов при такой технологии обладает повышенной хрупкостью.
Для повышения качества шва, а также возможности его дальнейшей обработки имеются некоторые другие марки электродов, например ОЗЛ-25, которые позволяют получить относительно гомогенный шов, пригодный для обтачивания или резания, однако его проницаемость несколько выше, нежели при использовании предыдущих электродов. Именно некая неоднородность металла в зоне шва снимает внутренние напряжения, не позволяя металлу шва лопнуть во время дальнейшей обработки.

Кроме статьи “Сварка чугуна со сталью” смотрите также:

Сварка чугуна – холодная, горячая, при помощи аргона, со сталью

Под сплавами мы привыкли понимать соединение нескольких металлов. В данном случае мы имеем дело со сплавом железа с углеродом – чугуном. Фактически, это железо, насыщенное углеродом в количестве от 2,14% до 6,67%. Присутствие углерода кардинально меняет свойства железа. Вместо привычной пластичности и вязкости появляются хрупкость и жесткость. В связи с изменением свойств меняются способы сваривания чугунных деталей.

1 / 1

Под сплавами мы привыкли понимать соединение нескольких металлов. В данном случае мы имеем дело со сплавом железа с углеродом – чугуном. Фактически, это железо, насыщенное углеродом в количестве от 2,14% до 6,67%. Присутствие углерода кардинально меняет свойства железа. Вместо привычной пластичности и вязкости появляются хрупкость и жесткость. В связи с изменением свойств меняются способы сваривания чугунных деталей.

Специфика чугуна

Сплав действительно очень специфичен. Не являясь благородным металлом, чугун чрезвычайно устойчив к коррозии, что, наряду с хорошими литейными характеристиками, делает его самым распространенным сплавом для изделий художественного литья, предназначенных для установки на открытом воздухе. Высокая жаропрочность позволяет применять его в печах.

Некоторые особенности свойств чугуна дают возможность получения сплавов с различными физико-химическими свойствами не только изменениями в химическом составе, но и изменением вида термической обработки. Наиболее широкое применение нашли следующие виды чугуна:

• белые – очень хрупкие и твердые;
• ковкие – получаются при отжиге белых;
• половинчатые – средняя стадия между белыми и ковкими;
• антифрикционные – хорошо работаю в узлах с интенсивным трением;
• износостойкие – работают в условиях внешней среды;
• жаростойкие и жаропрочные – работают в коксовых печах и газотурбинных двигателях;
• коррозионностойкие – применяются в химической промышленности.

Как подготовить чугун к свариванию

Трещины на чугуне имеют склонность к развитию из-за особенной хрупкости этого сплава. Поэтому перед свариванием необходимо исключить возможность их дальнейшего развития путем засверливания их концов. Далее необходимо тщательно разделать болгаркой трещину до самого дна на ширину, достаточную для обеспечения процесса сваривания. В случае загрязнения сварочной зоны маслом, его нужно удалить с помощью соответствующих растворителей.

Технология и способы сварки чугуна

Специфические особенности сварки чугуна не способствуют широкому применению этого способа соединения деталей при сборке сложных конструкций. В основном, сваривают чугун при ремонтных работах. Применяют следующие виды сварки:

• газовую;
• термитную;
• электродуговую;
• электрошлаковую.

Для работ используют стальные, угольные, графитовые электроды. Также применяют электроды из высоколегированных сталей и цветных металлов. Характерной особенностью при сваривании чугунных деталей является частое применение предварительного нагрева деталей, как местного, так и общего. Сила тока рассчитывается из условия 60 – 90 ампер на каждый миллиметр диаметра электрода. Нетрудно подсчитать, что сваривание «тройкой» потребует от 180 до 270 ампер.

Особенности горячей сварки чугуна

Технологи разработали множество специальных режимов прогрева чугуна перед сваркой, но наибольшее распространение получил метод с нагревом до 600 – 650С⁰. Идея состоит в том, что после сварки происходит не быстрое остывание шва, а постепенное остывание всей массы изделия. Постепенное остывание способствует графитизации (не образуется белый чугун), и не образуется трещин на изделии. Применяются специальные электроды типа ОМЧ – 1, представляющие собой чугунные прутки со специальным покрытием.

Несмотря на хорошее качество шва при горячей сварке, широкого распространения она не получила. Виной тому – сложность технологического процесса, большие расходы на организацию и проведение предварительного подогрева.

Особенности холодной сварки чугуна

Холодная сварка чугуна – наиболее распространенный способ. В основном, применяется методика, описанная выше: с тщательной разделкой трещины. Иногда, в особо ответственных местах, в кромки шва вкручиваются стальные шпильки, которые сперва обваривают по кругу. А затем варят основной шов.

При повышенных требованиях к обрабатываемости шва используются электроды, содержащие никель: МНЧ-1 или МНЧ-2. Никель не вступает в реакцию с углеродом, не создает с ним соединений, характеризующихся высокой твердостью, и поэтому хорошо обрабатывается механическими способами.

В случае отсутствия специальных электродов, можно выйти из положения при помощи медной проволоки, которая наматывается на простой низкоуглеродистый электрод. Вместо проволоки можно использовать медную трубку. Такие электроды получили название биметаллических.

Сварка при помощи аргона

В большинстве случаев сваривания чугуна происходит закаливание материала шва, что затрудняет последующую механическую обработку и провоцирует образование трещин. От этого недостатка можно избавиться применением аргонодугового способа сварки. Этот метод позволяет получить характеристики шва, сравнимые с характеристиками основного металла.

Сварка ведется графитовым электродом в среде защитного газа по специально разработанным токовым режимам. Имеет массу различных особенностей. Применяется как горячая, так и холодная сварка. Наличие графита не дает образовываться белому чугуну. Защитный газ способствует малому образованию окислов. По окончанию сварки обеспечивается режим медленного остывания изделия путем накрывания его теплоизолирующими материалами. При сваривании ответственных образцов может использоваться газосварочное оборудование для поддержания тепла в остывающем изделии.

Соединение чугуна со сталью

Выбор режима сварки чугуна со сталью зависит от напряжения холостого хода. При напряжении до 54 вольт сварка производится током обратной полярности. Переменный ток используется при напряжении холостого хода более 54 вольт. Сварка ведется короткими валиками. Длина их не должна превышать 30 мм. Швы большой глубины провариваются слоями с проковкой каждого слоя. Для получения шва хорошего качества рекомендуется применять горячий способ сварки и обеспечить постепенное охлаждение сваренного изделия.

электроды и сварка со сталью

Мне предстоит ремонт коробки УАЗика и в перспективе — блока тракторного двигателя. В связи с чем вопрос: каковы особенности сварки чугуна?

Пример шва по чугуну

Указанный Вами сплав — довольно непростой материал, т.к. содержит от 2.14 до 6% углерода (все что ниже 2,14% именуется сталью). Высокое содержание углерода отрицательно влияет на его свариваемость. Как способ плавления, лучше всего подходит ручная дуговая (ММА), либо полуавтоматическая сварка (MIG-MAG).
Консультируйтесь при выборе инвертора со специалистами магазина, они помогут выбрать правильный вариант.

Теперь, собственно, про особенности чугуна:

• он обладает высокой теплопроводностью – соответственно, очень быстро отдает переданное ему тепло. Быстрое охлаждение приводит к возникновению закалочных участков в зоне шва и образованию белого чугуна склонного к охрупчиванию.
• Отсутствие пластичности создает внутреннюю сверхнапряженнность в структуре
• Углерод интенсивно сгорает при нагреве и плавлении с выделением монооксида углерода, способствующего развитию пор и раковин.
• Окисел чугуна очень тугоплавкий

Электроды по чугуну

Для РДС (ММА) используют следующие:

• чугунные сейчас редко встречаются. Могут быть очень большого диаметра от 6 до 15 мм. Рекомендуется применять электроды с минимальным диаметром и на малых токах.
• на медной основе,
• на никелевой основе
• стальные.

Применение стальных электродов

Для чугуна – хуже не придумаешь. Целесообразно, если ремонтируются небольшие дефекты и не планируется дальнейшая мех.обработка. Из-за процесса отбеливания шов становится податливым и хрупким. Применяют электроды ЦЧ-4 стержень которых составлен из чистого Fe или УОНИИ-13/45 , которые используются для заварки «черных » и малолегированных сталей

Наилучшие же характеристики показывают электроды на основе никеля (электроды ESAB ОК 92. 18, ОК 92.58 ). Ими осуществляют холодную сварку чугуна (см. ниже), но рекомендуется незначительный подогрев до 40 градусов. Полученный шов обладает хорошими прочностными характеристиками и обрабатывается резцом или фрезой без ограничений

Электродами на медной основе варится чугун хорошо, но прочностные свойства шва и околошовной зоны вы не получите, связано это с тем, что Cu и Fe не взаимодействуют друг с другом до растворения Cu.

Для полуавтоматической сварки

применяют стальную, никелевую и кремний-бронзовые проволоки в сочетании с защитным газом или его смесями.

Различают горячую и холодную сварку

• При горячая сварке чугун подогревают до температуры от 250 до 650 градусов с последующей плавлением на малых токах. Перегрев и большие токи могут привести к растрескиванию. После сварочной операции чугун медленно охлаждают. Для этого его можно поместить в песок или накрыть теплоизоляционным материалом.

• Холодная сварка для чугуна производится без подогрева, но нужно делать швы как можно короче, необходимо, чтобы они остывали постепенно.

Читайте Ремонт чугунных изделий сваркой. Из опыта Уралмашзавода.

Шлифмашинка Макита от брызг

Сварщик может столкнуться с «обилием» брызг. В таком случае должна помощь зачистка на глубину более 0,5мм. Дело в том, что при изготовлении песчано-глинистой формы, в которую отливают чугун, используются не только песок и глина, а еще и связующие компоненты, среди которых и канифоль. При нагреве возможно попадание этих примесей в поверхностный слой, и они «газят» при нагреве. Используйте шлифмашинку Макита с зачистным или обдирочным кругом для удаления поверхностного слоя.

Сварка чугуна и стали

Здравствуйте, делаю забор с фундаментом в виде ленты. Через каждые 2,5 метра – металлические решетки, которые будут между каменными столбиками. Для армирования каменных столбиков нашлись чугунные канализационные трубы. Решетки в столбиках будут крепиться с помощью стальных полосок. Вопрос: как приварить сталь к чугуну?

Обычно, перед сваркой стальную и чугунную заготовку подогревают до температуры 600 градусов. Предварительный подогрев позволяет получать сплошные герметичные сварные соединения в один проход.
Но если, как в вашем случае, предварительный подогрев в печи невозможен, то технология меняется. Сварку забора осуществляйте валиками длиной не более 25 мм. Перед наплавкой нового валика необходимо подождать, пока предыдущий валик остынет полностью. То есть нельзя перегревать основной металл соединения.
Также шов, полученный таким образом, нельзя подвергать механической обработке, поскольку он имеет повышенную хрупкость. Но прочности для поддержания целостности такой конструкции, как забор, должно хватить с запасом.
Для получения менее хрупкого сварного соединения и более прочного шва используйте электроды для сварки чугуна — а также чугуна со сталью — ESAB ОК 92.58.

Ремонтная сварка чугуна электродами по чугуну

В современном машиностроении, станкостроении, металлургической промышленности и т.п. до настоящего времени чугун является одним из основных конструкционных материалов. Простая и дешевая технология изготовления чугунных изделий, хорошие литейные свойства чугуна, его высокая износоустойчивость к концентраторам напряжений, способность гасить вибрацию благодаря своей структуре, хорошая обрабатываемость способствует его широкому применению в народном хозяйстве. Вместе с тем чугун не лишен отрицательных свойств – низкая прочность серого чугуна и практически полное отсутствие пластичности, обусловленное наличием в металлургической матрице структурно свободного графита.

Сварка спецэлектродами прочно заняла место в чугунно-литейном производстве, главным образом при ремонте вышедшего из строя оборудования и устранения дефектов чугунных отливок.

Качество сварных швов и наплавленных поверхностей во многом определяет работоспособность конструкций из чугуна и, в свою очередь, зависит от свойств сварочных материалов.

Многообразие дефектов по характеру и размерам, марок чугуна, конфигурации и массы чугунных изделий, их толщины и условий эксплуатации, а также требований к сварным соединениям вызывает необходимость выбора в каждом конкретном случае сварочных электродов по чугуну различных марок и технологии сварки чугунных изделий.

Ниже приведены ответы на вопросы, поступающие в консультационную службу ООО “Сатурн”, касающиеся выбора электродов по чугуну и способов сварки чугуна специальными электродами.

Вопрос: Какие сварочные электроды для сварки чугуна и электроды по чугуну выпускаются

Ответ: В настоящее время выпускается целая гамма электродов для сварки чугуна на базе никеля и его сплавов, а также на основе меди и железа.

Электроды по чугуну ЦЧ-4 предназначены для холодной и горячей сварки, ремонтной наплавки и заварки дефектов литья в деталях из серого, высокопрочного и ковкого чугуна, а также сварки таких чугунов со сталью. Этими электродами можно осуществлять наплавку одного-двух слоев на изношенные чугунные детали под последующую наплавку специальными электродами сварочными. Сварка производится в нижнем положении шва постоянным током обратной полярности. В случаях обеспечения высокого напряжения (более 70 В) холостого хода сварочного трансформатора и малой длине сварочных кабелей – сварка переменным током.

Электроды по чугуну ОЗЧ-2 –  предназначены для холодной сварки, наплавки и заварки дефектов литья в деталях из серого и ковкого чугуна. Сварку производят в нижнем и вертикальном положениях шва постоянным током обратной полярности. Электроды для сварки чугуна ОЗЧ-6 предназначены для холодной сварки деталей из серого и ковкого чугуна, предпочтительно при ремонте тонкостенных конструкций. Сварка производится в нижнем и вертикальном положениях шва постоянным током обратной полярности.

Электроды по чугуну МНЧ-2 предназначены для холодной сварки, наплавки и заварки дефектов литья в деталях из серого, высокопрочного и ковкого чугуна. Обеспечивают получение наплавленного металла с высокой плотностью и технологичностью при обработке резанием, когда к изделию предъявляют повышенные требования по чистоте поверхности после механической обработки, а также коррозионностойкого в жидкостных агрессивных средах и горячих газах. Сварку производят в нижнем, вертикальном и ограниченно потолочном положениях шва постоянным током обратной полярности.

Электроды для сварки чугуна – ОЗЖН-1 и электроды по чугуну ОЗЖН-2 предназначены для холодной сварки, наплавки и заварки дефектов литья в деталях из серого и высокопрочного чугуна. Применяются для многослойной заварки крупных дефектов или наплавки больших объемов металла совместно с электродами по чугуну марок ОЗЧ-3 или МНЧ-2, в следующей последовательности: электродами марки ОЗЧ-3 или МНЧ-2 выполняется первый и последний слои, промежуточные слои выполняются спецэлектродами марок ОЗЖН-1 или ОЗЖН-2. Сварку выполняют в нижнем и вертикальном положениях шва постоянным током обратной полярности.

Электроды по чугуну ОЗЧ-4 предназначены для холодной сварки и наплавки деталей из серого и высокопрочного чугуна. Применяют для сварки и наплавки последних слоев поверхностей, когда к наплавленному слою предъявляются повышенные требования к износостойкости в условиях трения металла о металл, достаточной сопротивляемости ударам, высокой технологичности при обработке резанием. Сварку производят в нижнем и вертикальном положениях шва постоянным током обратной полярности.

Вопрос: Какими электродами для сварки чугуна можно заварить лопнувшую чугунную станину станка и другое подобное оборудование?

Ответ: Прежде всего, надо определить, в каких условиях это оборудование будет работать в дальнейшем. При значительных вибрационных и силовых нагрузках на станину сварку производят электродами по чугуну ЦЧ-4 с предварительным подогревом изделия до 600-650°С. кромки в месте излома или трещины следует разделать клейсместером или каким-либо другим инструментом. Разделка может быть односторонней при небольшой толщине изделия и двусторонней Х-образной при большой толщине. Сварку спецэлектродами производят, не давая изделию остыть до полной заварки излома или трещины. Охлаждение надо обеспечить медленное, желательно вместе с печью, в которой подогревалась деталь, если позволяют ее размеры, или укутав изделие теплоизоляционными материалами.

При незначительных нагрузках на станину можно применить электроды по чугуну марок МНЧ-2 или ОЗЧ-3. Сварку в этом случае производят “по-холодному”, по разделанным и тщательно зачищенным кромкам небольшими валиками длиной 20-30 мм с охлаждением на воздухе каждого валика до температуры не выше 60°С и проковкой наложенного валика легкими ударами молотка.

Вопрос: Какими электродами можно произвести сварку чугунных водопроводных труб и заварить сколы и трещины радиаторов отопления?

Ответ: Следует отметить, что очень плохо сваривается чугун, долгое время находившийся под воздействием водяного пара или высоких температур. Для ремонта приходится принимать специальные меры. Иногда сварка вообще невозможна из-за сильного окисления внутренних поверхностей труб и радиаторов.

Новые и мало работавшие чугунные водопроводные трубы можно сваривать сварочными электродами МНЧ-2. Перед сваркой проводят обработку кромок труб (кос кромок под угол не менее 30°) резцом, фрезой или абразивным инструментом. Сварка должна выполняться при положительной температуре окружающего воздуха. При толщине стенки трубы до 5 мм выполняют сварку за один проход, небольшими валиками длиной 20-30 мм с охлаждением на воздухе каждого валика до температуры не выше 60°С. валики располагают по трубе диаметрально противоположно. Многослойную сварку труб с толщиной стенки более 5 мм выполняют небольшими валиками с охлаждением на воздухе каждого валика.

Трещины и сколы на новых радиаторах отопления сваривают электродами по чугуну марки ОЗЧ-6. Место сварки зачищают от краски и ржавчины до чистого металла. Сварку производят короткими валиками длиной 30-50 мм в нижнем положении с охлаждением каждого валика на воздухе до температуры не выше 100°С и проковкой наложенного валика легкими ударами молотка.

Вопрос: Чем и как заварить трещину в чугунном корпусе редуктора?

Ответ: Корпуса редукторов изготавливаются из серого литьевого чугуна, и из-за особенностей структуры такого чугуна корпус долгое время работающего редуктора начинает “слезиться”, т. е. структура чугуна пропитывается маслом, которым редуктор заполняется.

Трещину или скол в новом или мало работавшем редукторе можно заварить электродами для сварки чугуна ОЗЧ-6 или электроды по чугуну ОЗЧ-2. Перед сваркой кромки трещины или скола обрабатывают режущим или абразивным инструментом до чистого металла на всю длину трещины. Сварку электродом производят в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности короткими валиками длиной не более 30-50 мм с50°С и проковкой каждого валика легкими ударами молотка. Диаметр электродов подбирают так, чтобы закончить сварку трещины за один проход.

Вопрос: Треснул выпускной чугунных коллектор автомобиля. Возможна ли заварка трещины?

Ответ: Выпускной коллектор автомобиля работает в условиях высоких температур и сильного загрязнения внутренней поверхности выхлопными газами. Через несколько лет эксплуатации автомобиля структура чугуна, из которого сделан коллектор, насыщается выхлопными газами, иногда до такой степени, что сварка становится невозможной.

В случае недолгой эксплуатации сварку можно производить электродами марки ОЗЛ-25Б. Перед сваркой тщательно осматривают поверхность коллектора, т.к. чаще всего растрескивание происходит сразу в нескольких местах. Затем зачищают поверхность вокруг выявленных трещин от нагара и грязи и проводят разделку кромок трещин фрезой или абразивным инструментом. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности короткими валиками длиной 20-30 мм с проковкой каждого валика легкими ударами молотка и охлаждением наложенного валика до комнатной температуры. Важно не перегреть сварной шов, т.к. перегрев вызывает немедленное растрескивание в околошовной зоне. Сварку выполняют за один проход.

Вопрос: Чем и как сварить чугун со сталью?

Ответ: Мы рекомендуем для сварки чугуна со сталью использовать электроды для сварки чугуна ЦЧ-4. Сварку производят -по очищенным от загрязнений кромкам на постоянном токе обратной полярности. Если сварочный трансформатор имеет напряжение холостого хода не более 70 В, возможна сварка переменным током. Если нет возможности провести подогрев свариваемых деталей до температуры 600-650°С перед сваркой и выполнить медленное охлаждение их после сварки, сварку ведут на холодном металле короткими валиками длиной 25-35 мм с поваликовым охлаждением на воздухе до температуры не выше 60°С. Эти марки для чугуна целесообразно применять и когда после сварки шов не подвергают обработке резанием.

Для загрязненного чугуна и для получения обрабатываемого резанием шва применяют электроды по чугуну ОЗЛ-25Б. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности во всех пространственных положениях короткими валиками длиной 20-30 мм с охлаждением каждого валика до температуры ниже 60°С на воздухе.

Вопрос: Каким образом можно восстановить изношенную поверхность детали из ковкого чугуна?

Ответ: В таких случаях целесообразно применение сварочных электродов для сварки чугуна марок ЦЧ-4 и ОЗЧ-4. Первые один-два слоя выполняют спецэлектродами ЦЧ-4, а последний -электродами ОЗЧ-4. Сварку электродами ЦЧ-4 производят валиками длиной до 100 мм с поваликовым охлаждением на воздухе до температуры не выше 60°С на постоянном токе обратной полярности. Электродами ОЗЧ-4 при наложении последнего слоя валики не должны быть длиннее 50 мм, охлаждение каждого валика на воздухе до температуры 50°С.

Все рассмотренные примеры сварки чугуна покрытыми электродами по чугуну позволяют производить мелкий и крупный ремонт оборудования по холодному металлу. Применение таких электродов для сварки чугуна обеспечивает достижение приемлемых компромиссных решений между технико-экономическими возможностями производства и требованиями, предъявляемыми к качеству восстановления

Вопрос: Умельцы сваривают чугун электродами, предназначенными для сварки сталей. Зачем использовать дорогостоящие марки для сварки чугуна?

Сварка чугуна марками для сталей – взамен электродов по чугуну наиболее доступный способ сварки. Однако в большинстве случаев он дает очень низкое качество сварного соединения и, как правило, сиюминутную выгоду. Почему столь доступный метод не приветствуется специалистами, очевидно из приведенных ниже фактов.

При сварке стальными электродами вследствие проплавленного чугуна содержание углерода в металле шва очень велико (1,1-1,8%). Это способствует образованию в шве трещин. Быстрое охлаждение, имеющее место при холодной сварке, приводит к значительному повышению твердости наплавленного металла и металла зоны термического влияния, где чугун приобретает структуру белого чугуна, характеризующегося высокой твердостью и хрупкостью. Места сварки, выполненные стальными марками вместо электродов по чугуну, не поддаются обработке режущим инструментом. В металле шва зачастую появляются поры из-за повышенного содержания газов в чугуне. Образование трещин и пор значительно снижает прочность и плотность сварного соединения.

Для улучшения качества сварного соединения чугуна применяют электроды малого диаметра и пониженную силу тока, чтобы уменьшить тепловое воздействие дуги на чугун. Сварку чугуна ведут короткими участками, вразброс, стараясь как можно меньше проплавлять чугун. С целью усиления связи наплавленного металла с чугуном при сварке деталей, требующих достаточной прочности сварных соединений, применяют стальные шпильки (ввертыши). Шпильки ввертывают в тело свариваемой чугунной детали. Выступающую часть шпилек обваривают по периметру, а затем сваривают со всей массой наплавленного металла.

В отличие от сварки электродами по чугуну прочность металла, наплавленного стальными марками, примерно в два раза выше прочности чугуна. Поэтому толщина наплавленного металла должна составлять примерно 50% от толщины стенки детали в месте сварки. Излишнее количество наплавленного металла нежелательно, так как при этом увеличиваются усадочные напряжения и появляется опасность образования трещин.

Наилучшие результаты сварки чугуна получают при использовании марки УОНИ-13/55, вместо электродов для сварки чугуна. Но чрезмерный нагрев детали при сварке приводит к образованию трещин в зоне термического влияния. Поэтому при сварке не следует допускать нагрев свариваемой детали выше 40-500С на расстоянии 100 мм от шва.

Процесс сварки чугуна начинается с обварки шпилек кольцевыми швами. Обварка должна вестись вразброс с целью избежания сильного местного перегрева детали. После обварки всех шпилек накладывают кольцевые швы, пока вся поверхность завариваемого участка не будет покрыта слоем наплавленного металла. Крайние ряды шпилек обваривают лишь после того, как весь участок будет полностью заварен. Для обварки шпилек и нанесения облицовочного слоя следует применять электроды малого диаметра (2-2,5 мм), для окончательной заварки трещины можно использовать диаметр от 3 до 4 мм.

Если оценить необходимые трудозатраты по подготовке к сварке и низкую вероятность получения качественного соединения, станет очевидным тот факт, что следует выбирать более дорогие, но более эффективные сварочные электроды по чугуну, например, ОЗЧ-4, МНЧ-2, электроды для сварки чугуна ОЗЖН-1.

Вопрос: Объясните, пожалуйста, сущность проковки чугунного металла шва. Каковы возможность и полезность этого технологического приема?

Сварочные напряжения, возникающие в чугунной конструкции в результате нагрева, могут быть сняты почти полностью, если в шве и зоне термического влияния создать дополнительные пластические деформации. Этого можно достичь проковкой швов. Проковку проводят в процессе остывания металла при температурах 4500С и выше, либо 1500С и ниже. В интервале температур 400-2000С в связи с пониженной пластичностью чугуна при его поковке возможно образование надрывов. Специальный нагрев сварного соединения чугуна для выполнения проковки, как правило, не требуется. Удары наносят вручную молотком массой 0,6-1,2 кг с закругленным бойком или пневматическим молотком с небольшим усилием до изменения рисунка шва. При многослойной сварке чугуна проковывают каждый слой, за исключением первого, в котором от удара могут возникнуть трещины, и облицовочного. Этот прием весьма эффективен для снятия напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких контурах деталей и узлов из конструкционных сталей и чугуна.

Проковка сварного соединения способствует также повышению усталостной прочности конструкции.

Особенности сварки чугуна – Все о сварке

В быту, строительстве, при производстве иногда крайне необходима сварка чугуна. Многих начинающих сварщиков волнуют вопросы — можно ли сварить чугун? Если да, то какие особенности сварки чугунных деталей существуют? Как правильно сварить детали? Возможна ли сварка чугуна в домашних условиях? Как заварить чугунную батарею, трубу или плиту? Ответим сразу: сваривать чугун можно, однако сварка чугунных деталей потребует определенных навыков. Чтобы получить прочное соединение, которое прослужит не один десяток лет, ознакомьтесь с теоретической частью.

Содержание статьи

• Специфика сплава
• Где применяется
• Как подготовить материал к свариванию
• Способы соединения
• Особенности горячей сварки чугуна
• Особенности холодной сварки чугуна
• Сварка при помощи аргона
• Сварка чугунных радиаторов
• Соединение чугуна со сталью
• Полезные советы

Специфика сплава

Чугун представляет собой сплав из железа и углерода, где количество последнего — от 2 до 6 %. Чтобы повысить жаропрочность сплава, его устойчивость к коррозии и воздействию внешней среды, к чугуну добавляют легирующие элементы, такие как хром, титан, никель и т. д. Если примешать кремний, то значительно уменьшится температура плавления, сера поспособствует снижению текучести, марганец придаст дополнительную прочность, а фосфор позволит получить деталь, имеющую сложную конфигурацию.

В чугуне углерод может находиться в виде цементита или графита. Карбид железа (цементит) в сплаве находится в связанном состоянии, и такой чугун  называется белым. А вот самородный минерал (графит), наоборот, присутствует в свободном состоянии, причем в каждой из разновидностей чугуна имеет различную форму. Например, пластинчатый графит входит в состав серого чугуна, хлопьевидный – ковкого, шаровидный – высокопрочного. Зная особенности сварки чугуна, можно без проблем выбрать подходящую его разновидность для предстоящих работ.

В отличие от кованого железа и стали, чугун:

• Содержит гораздо больше углерода (почти в 10 раз).
• Имеет лучшие литейные качества.
• Менее пластичен, с трудом поддается ковке.
• Обладает меньшей рыночной стоимостью.

Поскольку атомы углерода и железа связаны между собой не очень тесно, то сплав является хрупким и не может быть использован для изготовления элементов, подлежащих интенсивным нагрузкам. Тем не менее он устойчив к вибрациям и износу. Если длительное воздействие воды приведет к возникновению ржавчины, то в кислотно-щелочной среде этот сплав не потеряет своих качеств. После нагревания чугун способен сохранять высокую температуру длительное время.

Где применяется

Ранее этот сплав широко применялся для производства канализационных и водопроводных труб, арочных конструкций (в том числе несущих), декоративных элементов и т.д. Несмотря на то, что сейчас предпочтение отдается современным строительным материалам, чугун по-прежнему незаменим в сферах строительства и промышленности. Из него изготавливают плиты для фундамента, колонны, канализационные трубы большого диаметра, люки, ограждения, тормозные колодки, детали для машин. Некоторые предметы быта (сковороды, горшки и т. д.) также производятся из железно-углеродного сплава. Часто отливаются чугунные скульптуры и памятники.

Как подготовить материал к свариванию

Сварка чугуна в домашних условиях, равно как и в условиях производства, должна начаться с предварительной подготовки свариваемых поверхностей. Прежде чем заварить чугунную деталь, стоит удостовериться, что она не имеет повреждений и загрязнений. Материал довольно хрупкий и пористый, поэтому малейшая деформация с течением времени будет увеличиваться, а очистка потребует больших усилий.

Подготовка чугуна к сварке включает в себя:

• Ликвидацию или уменьшение трещин,
• Очистку.

вырезанная трещина

Перед тем как сварить чугун, все трещины, даже самые мелкие, лучше засверлить по краям и пройтись сверлом по всей глубине. Кроме сверла, можно воспользоваться зубилом, шабером и вырезать трещину, округлив при этом ее края. Сквозные трещины стоит обработать с двух сторон, а место с множественными трещинами лучше вырезать полностью и поставить заплатку.

Чугунные детали сваривают, очистив их от ржавчины, окалины, горючих веществ, грязи и т.д. Очистку можно проводить при помощи растворителей, газовой горелки, наждачной бумаги, металлических щеток и болгарки – в зависимости от степени загрязнения и типа поверхности. В особо сложных случаях можно использовать пескоструйную очистку. В конечном результате заготовка должна иметь гладкую, блестящую поверхность.

Способы соединения

Существуют следующие способы сварки чугуна:

• Газовая сварка чугуна. Необходима там, где нужно ликвидировать дефекты литья. Особенности сварки чугуна таким образом заключаются в том, что используются пропан-бутан либо ацетилен, а для работы можно применять несколько горелок. Для газовой сварки чугуна присадочной проволокой стоит использовать материал, который содержит большое количество кремния.
• Ручная сварка при помощи дуги. Перед началом дуговой сварки детали придают температуру 600-650 градусов по Цельсию. Это обеспечивает равномерные нагрев и охлаждение. Наиболее популярна сварка чугуна аргоном.
• Механизированная сварка при помощи дуги. Деталь также предварительно нагревается до высоких температур. Чтобы из сварной ванны не вытекал жидкий металл, подлежащий сварке участок детали можно формовать пластинами из графита.
• Электрошлаковая сварка. Технология сварки чугуна включает в себя использование пластинчатых электродов и фторидных флюсов. Для предварительного прогрева детали применяют пламя газовой горелки либо неплавящийся электрод .
• Термитная сварка. Особенности сварки чугуна таким образом состоят в использовании для нагрева очень горячего металла, полученного при горении термитов. Варится чугун при условии, что термитная смесь нагрета до температуры выше 1300 градусов по Цельсию.

электроды МНЧ-2 для сварки чугуна

Какой полярностью варить чугун? Прежде чем ответить на этот вопрос, подчеркнем, что выбор полярности зависит от вида электродов, а не от пространственного положения или других критериев. Например, электроды МНЧ-2 требуют применения прямой полярности. В остальных случаях выставляется полярность обратная.

Особенности горячей сварки чугуна

Можно ли варить чугун, избежав отбеливания шва и зоны около него? Чтобы получить качественное соединение, часто прибегают к горячему соединению поверхностей. Перед сваркой их тщательно очищают от загрязнений, затем формуют в специальных ящиках – опоках. Горячая сварка чугуна подразумевает двухступенчатое повышение температуры – сначала просушка до 120 градусов по Цельсию, затем подогрев до 600-700 градусов по Цельсию. И только затем можно сварить чугунные детали.

Поскольку для качественного результата площадь одной сварочной ванны не должна быть больше 50-60 см2, то сварка производится небольшими участками. Работа над следующим начинается только после того, как предыдущий затвердел. Приварить детали таким методом можно с помощью электродов ОМЧ-1 или ПЧЗ.

Особенности холодной сварки чугуна

Сварные работы по чугуну могут проводиться и без предварительного нагрева поверхностей – например, если нужно заварить чугун в домашних условиях или же деталь имеет слишком большие габариты.  Сварить чугун в таких условиях можно при помощи электродов из аустенитного чугуна, стали или цветных металлов. Сварочные швы нужно стараться делать как можно короче — не длиннее 25 мм. Обеспечьте условия для постепенного остывания швов.

Чтобы сварить чугун и избежать при этом отслойки металла сварного шва, нужно воспользоваться стальными шпильками с диаметром не более 16 мм. Если края деталей не толще 10 мм, диаметр шпильки должен составлять 6 мм, если в пределах 10-20 мм, то небходимы шпильки с диаметром 10 мм.

Сварка при помощи аргона

Сварка чугуна аргоном (TIG) возможна тремя способами – с помощью холодной сварки, горячей (до 600 градусов по Цельсию) или полугорячей (до 400 градусов по Цельсию). Первый из них уместен тогда, когда нужен шов, не состоящий из чугуна.

Как варить чугун аргоном? Для этого выставляют значение сварочного тока в 40-80 А в зависимости от толщины деталей. Если этот показатель вы выбрали правильно, металл во время процесса трещать не будет. Качество шва не зависит от направления сварки, поэтому горелку можно располагать как за присадочным прутком, так и перед ним. Сварочный присадочный стержень предварительно нагревают, затем помещают в сварную ванну и формируют шов. Чтобы он получился качественным, без пор, присадочный пруток лучше не выносить из зоны сварки, а помешивать им расплавленный металл, равномерно распределяя его и удаляя пузырьки газов. После сваривания деталь должна остыть естественным путем.

Сварка чугунных радиаторов

Можно ли заварить чугунную батарею самостоятельно, не вызывая специалиста? Заварить трещину в радиаторе можно, если у вас есть стаж проведения подобных работ, так как не каждый шов сможет выдержать давление до 10 атмосфер и температуру до 100 градусов по Цельсию. Наиболее распространена сварка чугуна инвертором: этот прибор легкий и компактный, к тому же простой в управлении.

В большинстве случаев поверхности, подлежащие сварке, нельзя вращать, поэтому соединение варят с отрывом. Чтобы шов получился прочным, производят два прохода. После каждого из них нужно очистить место сварки, удалить наплыв и окалину. В качественно выполненном шве все края заполнены, подрезов нет.

Соединение чугуна со сталью

Сварка чугуна со сталью осложнена тем, что эти металлы имеют разное процентное содержание углерода. Кроме того, если гранулы углерода крупные, то речь не может идти о надежном шовном соединении.

Стали с чугуном могут быть соединены при помощи как холодной, так и полугорячей, и горячей технологии. Для соединения железно-углеродного сплава с обычной сталью или с нержавейкой нужно использовать постоянный ток (полярность – обратная). Переменным током следует воспользоваться только при напряжении холостого хода, превышающем 54 вольта. Сначала нужно обрабатывать изделие из чугуна, затем – из стали. Если соединение чугуна и стали должно иметь толстый шов, то он варится слоями. Каждый из них необходимо уплотнить, используя молоток.

В случае, когда нержавейка присоединяется при помощи горячего или полугорячего способа, зону наплавки стоит охлаждать. Обратите внимание: при резком снижении температуры материал будет деформирован или начнет разрушаться. Поэтому температуру в зоне наплавки снижают медленно, а шов время от времени нагревают.

Полезные советы

• Правильно варить чугун нужно в нижнем положении.
• Перед тем как заварить чугун низкоуглеродистыми электродами, обратите внимание, что толщина наплавленного металла должна составлять около 50 процентов от толщины самой детали.
• Сварка чугуна полуавтоматом должна проводиться без колебательных движений при ведении первого шва. Затем можно приступать к поперечным движениям.
• Чугун и сталь можно сваривать и при помощи аргонодуговой технологии. В таком случае используйте для присадки флюсовую проволоку на никелевой основе, сняв с нее обмазку. Электроды должны быть изготовлены из вольфрама.
• Нержавейка к чугуну может быть надежно приварена в том случае, если сварку проводить в несколько проходов короткими швами, давая металлу остыть.
• Чтобы чугун после сварки остывал постепенно, его или накрывают, или засыпают негорючими материалами (асбест, песок, зола).
• В толстых деталях перед свариванием разделываются кромки. Угол фаски должен составлять 45 градусов.

Watch this video on YouTube

Сварка чугуна без предварительного нагрева

UTP 8 – электрод на никелевой основе, имеет основное покрытие и низкое содержание водорода. Разработан специально для холодной сварки чугуна без предварительного нагрева. Позволяет сваривать серый, ковкий, высокопрочный чугун в старом и замасленном состоянии не только между собой, но и с различными сталями. Твердость чистого наплавленного металла составляет 180 НВ, что дает возможность обработки сварочного шва обычным напильником. Относительное удлинение 30% делает шов пластичным и стойким к вибродинамическим нагрузкам. Используется как буферный слой при наплавке на чугунные детали. Сварка во всех пространственных положениях, кроме сверху вниз. Варит как на постоянном (прямая полярность), так и на переменном токах. UTP 81 – электрод на железной основе, применяется как буферный слой для старого термонагруженного или плохого качества чугуна. Применяется для устранения дефектов литья, а также в качестве износостойкого слоя. Твердость 350 НВ. Варит как на постоянном (обратная полярность), так и на переменном токах. UTP 86 FN – железно-никелевый биметалический электрод с графитовым покрытием. Применяется для сварки всех видов чугуна, а также чугуна со сталью. Предел прочности 510 Н/мм2. Твердость 200 НВ. Малое разбрызгивание и мелкокапельный перенос металла образуют чешуйчатую структуру шва без пор. Сварка во всех пространственных положениях. Варит как на постоянном (прямая полярность), так и на переменном токах

UTP 8 C – покрытый электрод, предназначен для сварки и наплавки всех видов чугуна. Стабильное горение, без брызг формирует ровный шов без пор. Зоны перехода заполняются полностью, пустот не образуется. Идеально подходит для совместной сварки с ферроникелевым электродом UTP 86 FN (буферный слой UTP 8 и покрытие UTP 86 FN).

UTP 8 NC – покрытый электрод, предназначен для сварки всех видов чугуна без предварительного нагрева со сталями, медью и медными сплавами. Стабильные сварочно-наплавочные характиристики как на постоянном, так и на переменном токах. Мелкокапельный перенос металла позволяет получить чешуйчатый шов без брызг на минимальных токах.

UTP 88 H – электрод с графито-базовым покрытием с высоким выходом для холодной сварки чугуна применяется для заполнения пустот и для наплавок изношенных поверхностей изделий из серого чугуна, также применяется в качестве первого слоя при сварке сильно попитанных маслом чугунных деталей. Благодаря специальному покрытию, материал ложится ровно, без брызг даже на сильно промасленные поверхности.

UTP 888 – Электрод из чистого никеля с графито-базовым покрытием с высоким выходом применяется для ремонта старых швов на чугуне, особенно если это “постаревший чугун”. UTP 888 ложится равномерно, проникновение низкое. Шов гладкий, без пустот. Возможна обработка режущими инструментами.

UTP 84 FN – ферро-никелевый электрод с графито-базовым покрытием с высокой производительностью наплавки применяется для ремонта старых бывших в употреблении и сильно промасленных чугунных деталей. Легко обрабатывается режущими инструментами. Покрытый металлическим порошком UTP 84 FN ложится ровно, без брызг . Мягкая, пульсирующая дуга даёт хорошую проплавляемость электрода с поверхностью даже старого, изношенного и потресковшегося чугуна.

UTP 85 FN – ферро-никелевый электрод с графито-базовым покрытием с высокой производительностью наплавки, подходит для сварки и наплавки всех видов чугуна, особенно зернистого, а также для соединения их с литейными сталями. UTP 85 FN имеет прекрасные свойства, ложится ровно и гладко, высокая степень наплавки, шов слегка волнистый. Очень экономичен при конструкционной и производственной сварке чугуна. Высокая токопроводимость благодаря биметаллической структуре сердечника.

UTP 807 – специальный электрод без никеля для поверхностей, легко подвергаемых обработке применяется для ремонтной и производственной сварки ламелларного и нодулярного чугуна. В зависимости от толщины стенок, варить можно без предварительного нагрева или с нагревом до 150 – 250°C. Этим материалом на основе железа обычно наплавляют уже первый слой. Особое применение – для ремонта деталей из нового чугуна и изношенного, если требуется соответствие цвета и необходима последующая обработка. Благодаря специальной микроструктуре, UTP 807 подходит для твёрдо-прочных наплавок поверхностей чугунных деталей, подверженных износу. UTP 807 имеет прекрасные свойства, варят методом стежков. Низкое проникновение и хорошее наложение материала делает возможной всепозиционную сварку.

UTP 5 D – Электрод с графито-базовым покрытием для горячей сварки нодулярного (сфероидального) чугуна применяется для горячей сварки чугуна (идентичного по цвету и структуре), нодулярного чугуна (GJS) и серого чугуна (GJL). Механические свойства зависят от тепловой обработки и основного материала. UTP 5 D имеет ровную дугу и малое шлакообразование, следовательно, нет необходимости удалять шлак с раковин и варить снова

UTP GNX-HD – ферро-никелевый электрод с графито-базовым покрытием с высокими механическими свойствами, служит для ремонтной сварки, производственной сварки и наплавки поверхностей всех видов чугуна, особенно чугуна со сфероидальным графитом, марки от GGG 40 до GGG 70 , серого чугуна от GG 18 до GG 25 и сварки этих материалов с никелем или сталью. UTP GNX-HD имеет отличные свойства, стабильную дугу без брызг, ровное наложение с высокой степенью наплавки. Благодаря биметаллической структуре сердечника обеспечена высокая токопроводность.

Сварка чугуна – как и чем сваривать чугун?

Чугун – это сплав железа с углеродом, а также легирующие элементы или элементы, полученные в результате металлургического процесса. Это очень прочный и устойчивый к коррозии материал, который, в частности, используется в производстве горшки, садовая мебель, элементы декора или даже шурупы и люки. Как сваривать чугун? Почему говорят, что это сложно?

Чугун считается лучшим металлом для плавки, а его низкая усадка и высокая текучесть делают его очень эффективным во время литья.Стоит знать, что существует несколько видов этого железоуглеродистого сплава (в зависимости от химического состава):

• Белый чугун – твердый и хрупкий одновременно, его можно только шлифовать. В основном они обрабатываются для получения пластичной формы, а в ее химический состав входят: ледебурит, перлит и цементит. Белый чугун используется, в частности, для изготовления тормозные колодки.
• Серый чугун – мягкий и пригодный для обработки, представляет собой сплав железа, углерода (в виде графита) и кремния, содержащий серу, фосфор и марганец.Их используют при производстве ванн, обогревателей, деталей печей и машин.
• Половина чугуна – также известный как пестрый чугун, в нем содержится как графит, так и цементит. Он имеет промежуточные свойства между белым и серым чугуном.
• Легированный чугун – содержит легирующие элементы, такие как никель, алюминий, кремний и хром. Благодаря этому его химические и физические свойства могут быть изменены.

Чугун считается трудносвариваемым, тогда как белые и некоторые сплавы считаются несвариваемыми.Это связано с высоким содержанием углерода и хрупкостью материала. Если вы хотите сварить чугун, необходимо правильно выбрать метод, иначе получить ожидаемый результат не удастся.

Мигомат в сварочном цехе allweld.pl

Свариваемый чугун должен быть должным образом подготовлен. Требуется удалить загрязнения с сопрягаемых поверхностей и прилегающей зоны литья. Сварка неочищенной отливки способствует образованию пузырей и пор в сварном шве, а также неметаллических включений.Чтобы отремонтировать чугун с трещинами, сначала просверлите отверстия на обоих концах трещины минимальным диаметром 5 мм, чтобы предотвратить ее расширение. Также необходимо удалить чугун по трещине таким образом, чтобы образовалась сварочная канавка, позволяющая правильно маневрировать держателем или электродом. Для сварки следует подобрать подходящий наполнитель. Здесь надо учесть:

• марка чугуна,
• метод сварки,
• Подверженность сварке механической обработке,
• соответствие цвета сварного шва отливке,

Холодная сварка чугуна применяется в основном при ремонте тяжелых и крупногабаритных отливок, а также тогда, когда допускается повышение твердости шва и деталей отливки. Во время сварки температура поддерживается на уровне 60-70 градусов С, а на расстоянии около 100 мм от ванны – 30-40 градусов С. Холодная сварка проводится без предварительного нагрева сплава, с использованием MMA, MIG MAG или Методы TIG. Принимая решение о таком решении, текущие параметры должны быть как можно меньше, а швы должны быть укорочены, чтобы отливка не нагревалась выше 70 градусов по Цельсию. Рекомендуется, чтобы длина одного участка шва была максимальной. 20 или 30 мм. Поместите первый в середину трещины, следующие на обоих концах и чередуйте их, пока не будет прошит весь стежок.

При сварке чугуна холодным способом прекращайте работу каждый раз после укладки участка сварного шва и слегка стучите по нему молотком. Для этого метода используются дорогие никелевые, никель-медные или железоникелевые связующие, иногда также применяется стальная связка.

Горячая сварка чугуна применяется при ремонте отливок с высокими требованиями к стабильности конструкции и формы. Сначала материал нагревается до 700 градусов.C. Для предотвращения окисления поверхности отливку покрывают густым раствором извести или мела (его удаляют непосредственно перед сваркой проволочной щеткой). Во избежание растрескивания чугуна в результате высокой температуры скорость предварительного нагрева не должна превышать 100 градусов C в час. Обычно для этого используют газовый или угольный камин. Если они маленькие, их можно нагреть с помощью кислородно-ацетиленового пламени.

Смотрите акции в сварочном цехе Allweld

Горячая сварка выполняется в нижнем положении постоянным током большой силы. Отливки сваривают в газовой среде методом TIG (в среде инертного газа неплавящимся электродом) или дуговой сваркой покрытыми электродами EZO. Выбирая горячую сварку, можно получить меньшее проплавление, металл шва смешивается с отливкой. Скорость охлаждения стыка ниже, в результате чего зона термического влияния шире и в ней появляются конструкции меньшей твердости.После сварки отливку повторно нагревают до высокой температуры (500-600 ° C) для снятия напряжений. Затем его следует медленно охладить, рекомендуемая скорость охлаждения – максимум 50 градусов C в час.

Для чугуна также можно использовать сварку припоем. Он заключается в соединении с медной матрицей, температура плавления которой ниже, чем температура плавления отливки из чугуна. Для нагрева материала используется кислородно-ацетиленовая горелка, а сам процесс сварки пайкой осуществляется методом TIG или MAG.Чугун не плавится, поскольку связующее смачивает стенки канавки. Для сварки газовой пайкой используются латунные связующие, иногда с добавлением, например, кремния или марганца, а также флюсов буры. В свою очередь, при сварке пайкой MAG используются коричневые наполнители, а защитный газ представляет собой смесь аргона с небольшим количеством O2 и CO2.

Сварка чугуна – не самая простая работа, но она может быть успешной, особенно с правильным оборудованием. Простые и мелкие работы могут быть выполнены без каких-либо проблем с использованием мигомата, ручного сварочного аппарата с покрытыми электродами (MMA) или инвертора TIG, в зависимости от выбранного метода. Для получения удовлетворительных результатов лучше всего использовать проверенное оборудование, такое как SHERMAN DIGIMIG 200 DUAL PULS, MAGNUM SNAKE 235 MMA WITH ARC FORCE или IDEAL EXPERT 220

.

. Магазин Allweld.pl предлагает множество сварочных аппаратов от известных производителей, адаптированных для сварки различных материалов, в том числе чугуна.В случае сомнений или вопросов, не стесняйтесь обращаться к нам. Наши специалисты помогут подобрать подходящее оборудование для каждого сварщика, независимо от опыта и конкретного бюджета.

Смотрите другие интересные статьи в нашем блоге:

– Сварка цинка – вся самая важная информация о сварке цинком

– Сварка латуни – вся самая важная информация о сварке этого металла

– Сварка алюминия – все самое важное о сварке этого металла

– Сварка электродом – вся самая важная информация для сварки электродом MMA

– Инверторные сварочные аппараты – Все о инверторных сварочных аппаратах

– Зарядное устройство – См. Рекомендуемые зарядные устройства

– Обозначение сварных швов – Посмотрите, какие типы сварных швов бывают

Руководство по закупкам:

– Сварщик для любителей и начинающих энтузиастов своими руками

– Инверторный сварочный аппарат до 500 злотых

– Инверторный сварочный аппарат до 1 000 злотых

– Инверторный сварочный аппарат от 1000 до 2000 злотых

– Как правильно выбрать сварочный аппарат для ваших нужд

.

Как сваривать чугун? Что такое сварка чугуна и как ее лучше всего делать?

Чугун – один из старейших и наиболее широко используемых металлических сплавов, создание которого было инициировано человеком при плавке железной руды. В процессе плавки чаще всего углерод, участвовавший в процессе плавки, переходил в жидкий чугун. Когда в чугун было добавлено немного больше углерода, чем обычно, было обнаружено, что полученный сплав был намного тверже и к тому же более хрупким – именно так производился чугун. Спустя некоторое время мастера, занимавшиеся выплавкой чугуна, легко отличили сталь от чугуна, а также научились получать чугун самостоятельно, добавляя в сплав железа нужное количество углерода. Следующим шагом в развитии технологии стало начало сварки чугуна, а также различных других способов его обработки. Что такое чугун, для чего он используется и как успешно сваривать чугун? Ответы на эти вопросы и многое другое о сварке чугуна можно найти ниже.

Что такое чугун?

Приведенная выше сокращенная история чугуна дает вам более подробное представление о том, что такое чугун и как его производили. Чугун – это высокоуглеродистый сплав железа с углеродом с содержанием углерода от 2,11 до 6,67%. Этот металл содержит такие химические компоненты, как марганец, кремний, фосфор, сера и легирующие вещества, но мы можем выделить несколько типов чугуна, химический состав и, следовательно, параметры которых незначительно отличаются друг от друга. Это:

• Серый чугун – это сплав кремния, углерода и железа, в его состав входят фосфор, сера и марганец
• Белый чугун – он состоит из таких химических компонентов, как цемент, ледебурит и перлит. Это хрупкий, но твердый сплав.
• Ковкий чугун – производное белого чугуна, образующееся в результате непрерывного отжига. Основа этого вида чугуна – перлит или феррит. Ковкий чугун получают путем длительного обжига, другая форма – графит.

Чугун – это сплав железа, но помимо железа он включает кремний, серу, марганец, фосфор и различные примеси. Каждый из ранее выделенных типов чугуна имеет разную температуру плавления.Приблизительная температура плавления чугуна составляет 1200 градусов по Цельсию, в случае серого чугуна температура плавления может достигать 1260 градусов, а после заливки в формы она повышается до 1400 градусов. Белый чугун имеет самую высокую температуру плавления 1350 градусов, которая повышается до 1450 при заливке в формы. Чугун считается лучшим металлом для плавки из-за его низкой усадки и высокой текучести, что гарантирует максимальную эффективность при литье.

Сварка чугуна – что это?

Считается, что чугун очень трудно сваривать, а некоторые марки, например белый чугун, считаются несвариваемыми. Сложность сварки чугуна или невозможность его изготовления связаны с высоким содержанием углерода и высокой хрупкостью этого материала. Чтобы эффективно сваривать чугун, необходимо выбрать метод сварки, соответствующий типу имеющегося у нас материала. Вам также понадобятся подходящие сварочные принадлежности.

Как сваривать чугун?

Перед началом сварки чугуна выполните необходимые приготовления. Самое главное – тщательно очистить стыкующиеся поверхности и прилегающую к отливке зону, иначе в стыке могут образоваться поры, пузыри и неметаллические углубления, которые ослабят стык.Если сварка предназначена для ремонта чугуна с трещинами, перед началом работ просверлите отверстия диаметром 5 мм или немного больше на концах трещины, чтобы трещина не разрасталась. Мы также должны создать сварочную канавку вдоль трещины, т.е. удалить чугун, чтобы можно было точно перемещать электрод или сварочный держатель. Чтобы выполнить эффективную сварку, необходимо выбрать соответствующий присадочный металл, выбор присадочного металла должен соответствовать типу чугуна, методу сварки, соответствию цвета сварного шва отливке и восприимчивости сварного шва. к механической обработке.Есть много сомнений по поводу сварки чугуна, например, можно ли сварить чугун со сталью. Специалисты утверждают, что правильно выбрать электрод для сварки возможно.

Способы сварки чугуна

Существует несколько способов сварки чугуна:

• холодная сварка чугуна
• горячая сварка чугуна
• пайка чугуна

Горячая сварка чугуна

Горячая сварка из чугуна применяется для ремонта отливок и сложных по устойчивости формы и конструкции.Во время горячей сварки первым делом необходимо нагреть материал до 700 градусов Цельсия. Отливку следует покрыть густым раствором извести или мела, чтобы предотвратить окисление поверхности. Непосредственно перед сваркой раствор удаляется проволочной щеткой. Первоначальный нагрев должен происходить при температуре не выше 100 градусов C в час, чтобы не растрескать чугун в результате внезапного воздействия чрезмерной температуры. Нагревание чаще всего осуществляется в угольной или газовой печи, либо небольшие элементы могут нагреваться кислородно-ацетиленовым пламенем. Горячая сварка выполняется постоянным током высокой интенсивности, при сварке чугуна указывается нижнее положение. Самый распространенный вид сварки – это сварка чугуном, то есть сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа. Не рекомендуется сваривать чугун обычным электродом, рекомендуется сваривать чугун нержавеющим электродом с параметрами, подходящими для материала. Иногда также применяется для дуговой сварки чугуна покрытыми электродами EZO. Сварка чугуна методом TIG позволяет добиться меньшего плавления из-за того, что металл сварного шва смешивается с отливкой.

Холодная сварка чугуна

Другой способ сварки чугуна – это холодная сварка чугуна. Этот метод чаще всего используется для соединения крупных и тяжелых отливок, а также когда есть возможность повысить твердость части отливки или сварного шва. Холодная сварка происходит при температуре около 60-70 градусов С, при этом примерно в 100 мм от сварочной ванны температура около 30-40 градусов С. Этот метод не требует предварительного нагрева сплава. Холодная сварка выполняется методами MMA, MIG MAG или TIG.

Итак, как сварить чугун в миграции? В первую очередь, холодная сварка чугуна требует установки на сварочном аппарате минимальных параметров тока, чтобы температура отливки не превышала 70 градусов С. Лучше всего, чтобы отдельные участки сварного шва не превышали длину 20-30 градусов. мм. Первый участок сварного шва следует разместить в центре трещины, следующий – на его концах, а следующие участки следует выполнять поочередно до полного заполнения трещины. При холодной сварке чугуна после укладки каждого участка шва прекращать работу и аккуратно разбивать нанесенный участок молотком.Для холодной сварки чугуна используются никелевые, никель-медные, никель-железные, иногда стальные наполнители, которые довольно дороги. В этом случае сварка чугуна обходится довольно дорого из-за дороговизны связующего.

Сварка чугуна припоем

Другой доступный метод сварки чугуна – это сварка припоем. Он основан на соединении материала связующим на основе меди. Это связано с тем, что температура плавления меди ниже, чем температура плавления чугуна. При пайке материал нагревается кислородно-ацетиленовой горелкой, а сварка выполняется методом MAG или TIG.Для сварки газовой пайкой используются латунные наполнители и флюсы типа буры. В свою очередь, дуговая пайка MAG требует использования коричневых связующих и защитного газа, который представляет собой смесь аргона, небольшого количества кислорода и углекислого газа.

.

Электроды покрытые для чугуна и металлов

Электроды с покрытием для чугуна и металлов используются в основном для ручной сварки. Они состоят из прутка из проволоки диаметром 1-6 мм и специального слоя-покрытия, обеспечивающего эффективность процесса сварки и долговечность соединения.

Электроды с покрытием для чугуна и металлов доступны во многих типах. Они различаются не только диаметром сердцевины, но и толщиной и химическим составом покрытия.В результате электроды с покрытием для чугуна и металлов можно использовать для соединения различных металлов и их сплавов в различных условиях окружающей среды.

Электроды с покрытием для чугуна и металлов отличаются тем, что благодаря своему применению свариваются практически во всех направлениях, что обеспечивает не только высокое качество и прочность соединения, но и удобство работы. Следует помнить, что электроды с покрытием следует хранить в соответствующих контейнерах, чтобы они сохранили все свои свойства и не повредили свою хрупкую и чувствительную структуру к внешним факторам.

Универсальность и простота использования делают сварку чугуна и металлов покрытыми электродами одним из наиболее признанных методов сварки, которые в течение многих лет успешно используются во многих странах мира, прежде всего в промышленности и строительстве. Электрический ток, генерируемый во время сварки, заставляет электроды плавиться, а затем затвердевать, благодаря чему они не только связывают металлы вместе, но и защищают их от окисления и грязи.Полученное связующее, в зависимости от типа электрода с покрытием, используемого для чугуна и металлов, может иметь разные свойства, такие как пластичность, твердость или механические свойства.

Электроды с покрытием для чугуна и металлов маркируются разными буквами в зависимости от типа химических соединений, используемых для создания слоя покрытия. Его толщина у сердцевины варьируется. В некоторых случаях его задача – очистка металла.

.

Сварка чугуна с мигратом – Советы и статьи профессионала

Сварка чугуна с помощью migrate – интересная информация, мнения, статьи, советы и фото по теме, связанной со сваркой чугуна с помощью migrate

A | B | C | D | E | F | G | H | И | J | K | L | Ł | M | N | О нас | P | Q | R | S | Ś | Т | U | V | В | X | Y | С | Ż |

• Сталь, арматура и сварка

  Сварка чугуна – увидеть, когда могут быть трудности

  Не во всех случаях Сварка чугуна оказывается возможной на практике.Это связано с относительно высоким содержанием углерода. Сложный процесс сварки в основном используется для ремонта люков или горелок из литейного производства. Не во всех случаях сварка чугуна оказывается практически осуществимой. Это связано с относительно высоким содержанием углерода. Сложный процесс сварки в основном используется для ремонта люков или горелок, изготовленных … подробнее …

.

ТОВАРОВ – RYWAL-RHC

Уважаемый пользователь,

С 25 мая 2018 г. Регламент (ЕС) 2016/679 Европейского парламента и Совета от 27 апреля 2016 г. о защите физических лиц в отношении обработки персональных данных и о свободном перемещении таких данных, и отменяющую Директиву 95/46 / WE (именуемую «GDPR», «GDPR», «GDPR» или «Общие правила защиты данных»). Мы хотим, чтобы вы знали, какие данные мы обрабатываем и на каких условиях.Подробную информацию об этом вы найдете ниже. Прочтите их, затем укажите данные, которыми вы хотите поделиться с нами, и дайте свое согласие, нажав кнопку «Я согласен».

Помните, что вы всегда можете отозвать свое согласие или изменить объем данных, щелкнув значок настроек в нижнем левом углу браузера.

Какие данные мы собираем?

Большая часть собираемых нами данных является полностью анонимной, но это также могут быть данные об используемом вами устройстве, версии браузера, подстраницах, которые вы посещаете, и о том, что вы ищете на нашем веб-сайте.В случае предоставления маркетингового согласия это могут быть личные данные, такие как IP-адрес, адрес электронной почты или ссылки на профили в социальных сетях.

Кто будет администратором ваших данных?

Администратором ваших данных является RYWAL-RHC Sp. z o.o., ул. Odlewnicza 4, 03-231 Варшава, NIP: 951-19-98-317.

Почему мы хотим обрабатывать ваши данные?

Прежде всего, чтобы предоставить вам более качественный контент и лучший опыт использования нашего веб-сайта.Как это возможно?

Анализируя, например, то, что вы ищете на веб-сайте, мы знаем, что вам нужно, и делаем все возможное, чтобы найти это у нас быстро и легко. Анализируя время, проведенное на сайте, мы знаем, была ли статья интересной или нет.

Подробнее об этом можно прочитать в нашей политике конфиденциальности.

Делимся ли мы с кем-нибудь вашими данными?

Мы можем раскрывать ваши данные только специализированным компаниям из нашей группы капитала и только для целей, тесно связанных с вашими потребностями, компаниям, действующим от нашего имени, напримерчтобы оптимизировать работу веб-сайта или выполнение заказа или контракта, а также лица, уполномоченные получать данные на основании применимого законодательства, например, суды или правоохранительные органы – конечно, только если они делают запрос на основе соответствующая правовая основа.

Что вы можете делать со своими данными?

У вас есть право на доступ к своим данным, их изменение, ограничение обработки и удаление, если это не противоречит другим правам, напримерв связи с исполнением договоров. Вы также можете изменить объем данных, которыми вы хотите поделиться с нами, отозвать свое согласие на обработку персональных данных или использовать другие права, перечисленные в нашей политике конфиденциальности.

На каком основании мы хотим обрабатывать ваши данные?

Основанием для обработки ваших данных является ваше согласие каждый раз, но в некоторых случаях также необходимость выполнения контрактов и законный интерес контролера данных, т. Е.обработка данных для целей собственного маркетинга.

В случае обработки данных в маркетинговых целях, то есть, среди прочего, профилирование будет происходить с вашего согласия, которое вы выражаете, принимая уровень маркетинговых данных в настройках.

В случае обработки данных для связи с вами мы попросим вашего согласия в контактной форме или при подписке на информационный бюллетень.

Как долго мы храним ваши данные?

Мы напомним вам о хранении ваших данных на сайте через 90 дней после предыдущего посещения.Затем вы можете решить, что вы хотите с ними делать. Однако мы будем хранить данные, которые мы получаем от вас, на неопределенный срок, потому что благодаря историческим данным мы сможем лучше анализировать изменения в ваших предпочтениях.

Сводка

Пожалуйста, прочтите вышеупомянутую информацию. Затем дайте согласие на обработку этих данных, нажав кнопку «Я согласен».

Помните, что вы можете отозвать свое согласие или изменить объем данных, которые вы хотите нам предоставить, в любое время.

.

Чугун

Все виды чугуна имеют высокое содержание углерода: 3-4%. Сварка такого материала возможна только с использованием соответствующих сварочных материалов. Иногда при производстве новых изделий используется метод, широко известный как горячая сварка чугуна. Он заключается в предварительном нагреве элемента перед сваркой и его нагреве после сварки.

Для ремонта чугуна используются материалы, содержащие никель или никель и железо.Они могут использоваться со всеми типами чугуна и не требуют предварительного нагрева и последующей сварки. Этот метод называется холодной сваркой чугуна.

Серый чугун и чугун с шаровидным графитом также можно успешно сваривать. С другой стороны, белый чугун имеет слишком большую твердость и не требует положительной сварки.

ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСУЛЬТАЦИИ:

Предварительный нагрев:

В основном чугун не нагревается. Для очень тяжелых деталей иногда проводят нагрев макс.до 300 ^o С. В такой ситуации нагрейте весь элемент и выполните непрерывную сварку от начала до конца. Материал должен постоянно находиться при предварительно нагретой температуре в течение всего времени сварки. После сварки материал следует медленно охладить в печи или под изоляцией (крышкой).

Ударный:

Если при сварке чугуна свободная усадка невозможна, забейте каждый валик сварного шва.Чаще всего это бывает при ремонтной сварке. Благодаря удару молотком напряжение, вызванное усадкой при сварке, будет уменьшено и частично преобразовано в напряжение сжатия. Это снизит общее значение остаточного напряжения в свариваемом материале. Рекомендуется использовать электроды RepTec Cast 31 или RepTec Cast 1. Сварка с низкой линейной энергией предполагает использование электрода малого диаметра. Выберите электрод диаметром как минимум на один размер меньше, чем электрод, который будет использоваться для сварки углеродистой стали.

Длина сварных швов должна быть от 5 до 10 см. Сварной валик следует забивать молотком сразу после сварки, прежде чем он остынет! Из-за сильного удара молотком по всей длине сварного шва валик будет деформирован, что изменит напряжение, вызванное сварочной усадкой. Каждый удар молотка должен приводить к видимой деформации валика сварного шва. Температура промежуточного прохода не должна превышать 100 ^на ° C

.

Сварка чугуна и алюминия – методы миграции

Сварка чугуна и алюминия Сварка являются видами деятельности, присутствующими во многих отраслях. Несложные сварочные работы мы можем сделать это сами, используя сварочные аппараты mig и tig. Перед приемом работы, стоит познакомиться с этими способами сварки, ознакомиться с их преимуществами, недостатками и возможности.

Если вы планируете ремонт или внутренняя отделка, воспользуйтесь услугой Поиск подрядчика , доступной на сайте Строительные калькуляторы.Заполнив короткую форму, вы получите доступ к лучшие предложения.

Миг он использует дугу переменного тока, которая образуется между электрод, заготовка. Сварка чугуна мигоматом может производиться с использованием двух типов защитного газа. Первый – инертный газ (вспышка).В этом методе обычно используется гелий или аргон.

Второй вид сварка в защитной среде активных газов. Сварка в защите от активных газов использует диоксид углерода или смесь, содержащую диоксид углерода и аргон. Это называется магнитной сваркой.

Сварка Сварка чугуна и алюминия методом mig / mag может выполняться с помощью мигомата. и полуавтомат. Оба метода легко доступны и обеспечивают хорошее качество сварных швов. и используйте электрическую дугу переменного тока.В обоих случаях это так. сварка плавящимся электродом. Также проверьте , какие электроинструменты будут работать на строительной площадке .

Сварка migmag в настоящее время очень популярен. Однако стоит помнить, что сварка чугуна мигоматом, или сварка алюминия требует высокой точности и опыты. Только так мы получим прочный и хороший сварной шов. Низкая цена Сварка здесь – несомненный плюс. Однако покупка подходящего устройства могут оказаться значительными расходами.

Используя сварка чугуна мигоматом, нужно также помнить о возможности появления пористый стык. Речь идет о сварке с использованием активного защитного газа. Сварка МИГ (с использованием инертного газа) таких проблем не вызывает.

Миг Магнитная сварка – универсальное решение. Мы можем использовать их на материал различной толщины. Скорость тоже оказывается большим преимуществом сварка, что особенно важно при выполнении больших работ. Поклон электрический переменного тока с плавящимся электродом позволяет проводить наблюдения сварочная ванна. Это, в свою очередь, упрощает выполнение хорошего сварного шва.

Обсуждая Также стоит упомянуть о преимуществах сварки MIG и Mag. хорошее сплавление при небольшом нагреве свариваемого элемента. Это еще одно преимущество, которое может облегчить сварочные работы.

Современное Сварка чугуна мигоматом производится на современном оборудовании.Сварочные аппараты более высокого качества могут иметь функции автоматизации, независимо от того, особенно полезно при профессиональной обработке. Высокая эффективность, хорошее качество и привлекательная цена делают сварку Migmag популярным выбором признание.

К сожалению, сварка алюминия или сварка чугуна с помощью migrate также приносит уверенность неудобства. Полуавтоматическая сварка MIG и Mag требует высокой точности. Хороший добиться сварного шва можно только при наличии соответствующих навыков сварщика.Сварка нержавеющая сталь, чугун или алюминий требуют хорошей подготовки кромок. Использование электрической дуги переменного тока с плавящимся электродом с покрытием активны, необходимо также учитывать возможность появления залипаний на связанные элементы. Также проверьте , который должен быть в мастерской DIY.

Несмотря на их Миграция дефектов и магнитная сварка широко используются при работе с нелегированной сталью. (в том числе сварка нержавеющей стали), низколегированных и высоколегированных.Сварка migmag также может использоваться для сварки алюминия, никеля, меди, титана и их сплавы.

Сварка TIG – еще один популярный и легкодоступный метод. Сварка чугуна или сварка алюминий здесь делается с помощью вольфрамового электрода. Вольфрамовая сварка с неплавящимся электродом в защите от инертного газа. Это позволяет получение хороших сварочных параметров. Также стоит добавить, что сварка TIG использует электрическую дугу постоянного тока.Научиться сварке алюминия вольфрамовым электродом не самое сложное.

В процессе работы нам не нужно использовать дополнительные материалы (в отличие от работы с расходуемый электрод). Это очевидное преимущество, из-за которого цена на сварку становится доступнее. Дополнительно сварка электродом неплавкий материал обеспечивает высокую точность обработки.

Тоже того стоит Добавим, что сварка TIG – очень универсальный метод. Очень низкая скорость Сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов.Кроме того, сварка неплавящимся электродом обеспечивает чистоту сварного шва.

Сварка чугуна и алюминия – методы MIG и TIG

Сварка TIG Использование вольфрамового электрода также имеет свои недостатки. Самый большой из них связывает при низкой скорости сварки. Поэтому сварка нержавеющей стали, Сварка чугуна или толстого алюминия может занять довольно много времени. Какие Кроме того, сварка TIG требует опыта. Здесь будет зависеть качество сварных швов. от навыков и опыта сварщика.

Сварка чугун или сварка алюминия методом TIG – это только начало возможностей. Сварка с использованием вольфрамового электрода обеспечивает чистоту сварных швов и высокую точность стирать. Лучше всего работает с тонкими листами. Их толщина может быть всего 0,5 мм. Благодаря использованию неплавящегося электрода мы создадим прочный и плавное соединение.

Приложение Неплавящийся электрод при сварке Т- и G также имеет преимущество отсутствия разбрызгивания жидкости. металл.Это правда, что для сварки чугуна или алюминия требуются большие количества навыки, но с правильным опытом можно полностью освоить ручная работа.

Сварка неплавящийся электрод, экранированный инертными газами, позволяет получить чистый сварные швы. Это будет большим преимуществом при сварке необходимых вам материалов. повышенная точность и качественные соединения. С помощью метода tig мы можем выполнять сварку нержавеющей стали, сварку алюминия, сварку стали высоколегированные, никель, медь и титан.

Работа над Использование вольфрамового электрода небезупречно. Величайший Недостатком этого решения оказывается отмеченная выше низкая эффективность. Более того, работа ионизатора накаливания в сварочной дуге может мешать работе. электронные устройства.

Рекомендуемые сварочные аппараты и принадлежности – проверьте!

Сварка чугун – занятие довольно хлопотное.Сложности в основном связаны с высоким уровнем содержание углерода в материале. Более высокое содержание углерода делает чугун (a v особенно серый чугун) трудно поддается сварке. К счастью, комбинируя это материал все еще остается возможным.

Сварка мы можем сделать серый чугун горячим. Для этого очень медленно нагреваем сварочный материал (целевая температура от 600 до 700 ⁰ C и сохраняется на протяжении всего процесса сварки).

Работы производится с помощью электросварочных или газосварочных аппаратов, а проволока Сварка должна иметь свойства, аналогичные серому чугуну.Сварка на горячий также требует, чтобы материал остывал очень медленно. Слишком быстро остывание может вызвать растрескивание чугуна.

Как видите, горячая сварка серого чугуна – занятие непростое. Работа требует специализированная технологическая база и большой опыт сварка.

Сварка Холодный чугун больше не так сложен, как сварка серого чугуна на горячий.Работа заключается в поддержании низких температур во избежание этого. напряжения свариваемого материала.

Сварка чугун с помощью мигомат, холод следует проводить плавящимся электродом или малый диаметр. Также рекомендуется использование переменного тока низкого напряжения. интенсивность. Сварные швы должны быть как можно более узкими, а при соединении элементов рекомендуются регулярные перерывы. В результате сварка электродами не выполняется. это вызовет напряжение и растрескивание материала.

вовремя Холодная сварка чугуна, также рекомендуется долбить последовательные слои. сварные швы. Это еще один эффективный способ избежать нагрузки на материал. сварка.

Алюминий – довольно популярный и простой в обработке материал.Его сварка не вызовет столько же трудностей, сколько сварка чугуна с мигратом. Для сварки алюминий, мы можем использовать вольфрамовый электрод (т.е. неплавящийся электрод), с использованием инертного защитного газа. Особенно рекомендуется сварка TIG. для тонких материалов и там, где требуется высочайшее качество стыков.

Подключение алюминий тоже можно сделать с помощью мигомата. Сварка с использованием переменный ток и инертный газ увеличивают эффективность стирать.Плавкая сварочная проволока обеспечит прочный сварной шов и высокую точность.

Выбор сварочная проволока, не забудьте выбрать правильную газовую смесь отстает. Алюминий подвержен включениям оксида алюминия и водорода, что приводит к пористости швов. Чтобы предотвратить эту проблему, пожалуйста использовать газ повышенной чистоты. Предполагается, что сварка mig mag алюминий должен производиться с использованием чистого аргона или гелия не менее 99,6%.

Рекомендуемые пылесосы по отличным ценам – ознакомьтесь с акциями

Прейскурант услуг, относящихся к данной статье

.

Смотрите также

• Значки для ухода за одеждой
• Замена розеток
• Посудомоечная машина бош ошибка е27
• Газоразрядные процессы виды процессов
• Реестр газпрома 2021 лакокрасочное покрытие
• Как настроить регулятор теплого пола
• Кухонный фильтр для воды под мойку
• Проверка предохранительных клапанов сосудов работающих под давлением
• Высокотемпературное покрытие
• Как набить трубку табаком правильно
• Почему стиралка не сливает воду

Электроды по чугуну – маркировки, выбор и маркировки

Появление электродов для сварки чугуна стала необходимостью, которая коснулась ремонтных процессов чугунных деталей. Все дело в том, что в отличие от стали чугун обладает низким показателем свариваемости, поэтому электроды по чугуну стали своеобразной панацеей, которая помогла преодолеть данную проблему. А проблема обуславливалась следующими факторами:

• Быстрое падение температуры в зоне сварочного шва, которое становилось причиной так называемого отбеленного участка. А это повышенная твердость материала, мешающая при обработке чугуна.
• В зоне шва образовывались оксиды тугоплавкого типа. Именно оксиды не позволяют качественно вести сварку чугуна.
• Сам по себе жидкий чугун – это материал с высоким показателем текучести. А это затрудняет формирование шва.
• Неравномерное остывание и нагрев зоны стыковки двух чугунных заготовок – это причины появления трещин.
• При сильном нагреве чугуна происходит интенсивное выделение газов из тела металла. А это вероятность образования большого количества пор внутри сварного шва в процессе быстрого остывания.

Содержание страницы

• 1 Типы чугунных электродов
  • 1.1 Сварка холодным способом
  • 1.2 Горячая сварка чугуна

Все существующие электроды для сварки чугуна делятся в зависимости от:

• Вида сварки: горячая или холодная.
• От марки чугуна: серого, ковкого или высокопрочного.
• Толщины свариваемых деталей.
• Технологического процесса.
• Требований к качественным показателям сварного шва.

Сварка холодным способом

Для сваривания чугуна холодной технологией необходимо использовать электроды, в состав которых входят такие металлы, как медь и никель. Медь не растворяется в чугуне, поэтому шов получается однородным. Никель, наоборот, хорошо растворяется в железе, но при этом не взаимодействует с углеродом. Следствие – ровный шов без трещин и пор, хорошо поддающийся обработке.

Эта разновидность электродов для чугуна делится на три подвида, в каждом из которых свои марки.

1. МНЧ-2. Состоит из железа, никеля и меди. Может использоваться дополнительно для плавки и заварки литья. Варит все виды чугунов при обратной полярности. Шов из такого электрода легко поддается механической обработке, после которой стык обеспечивается высокой чистотой поверхности и прекрасной плотностью заполненного пространства. Рекомендуется использовать эти электроды, когда соединяются заготовки, работающие в агрессивных средах.
2. ОЗЧ-6 и ОЗЧ-2. Это железо и медь. ОЗЧ-6 используется, когда надо сварить тонкие детали из серого или ковкого чугуна. В них используется основная обмазка, сварка производится постоянным током, полярность обратная. ОЗЧ-2 – все то же самое, что и у предыдущей марки, только обмазка у них кислая.
3. ОЗЧ-3 и 4, ОЗЖН-1 и 2. Это железо и никель или только никель. ОЗЧ-3 используется, если предъявляются повышенные требования к обрабатываемой чугунной заготовке. Варить такими электродами можно серый или высокопрочный чугун. ОЗЧ-4 используют для соединения или ремонта деталей, которые подвергаются большим ударным нагрузкам или работают в зонах истирания. У них основная обмазка, как и у ОЗЧ-3. ОЗЖН-1 или 2 – это стандартная марка, подходящая под сварку серого и высокопрочного чугуна. Рекомендуется сварку этими электродами проводить в нижнем или вертикальном положении.

Есть еще несколько марок сварочных электродов по чугуну. Это электрод ОК92.18. Применяют его при сварке не очень толстых заготовок (максимум три слоя) с предварительным нагревом металла. Чаще всего используют при ремонтных работах, когда необходимо заварить трещины. Варит ковкий и высокопрочный чугун, как на переменном, так и на постоянном токе. Стержень на никелевой основе. Обмазка – основная с большим содержанием углерода, поэтому варить чугуны, в которых в большом процентном содержании находятся сера или фосфор запрещается.

ЦЧ-4 используют для сварки деталей из чугуна и стали. Одна из самых распространенных марок. Чугун в этом случае может быть и ковким, и высокопрочным, и серым. Можно сварку проводить и с предварительным нагревом, можно без такового. Ток сварки постоянный, при высоких токах можно использовать переменный. Положение сварки – нижнее.

Ficast NiFe K – это марка относится к третьей подгруппе, используется, когда появляется необходимость приварить стальную заготовку к чугунной (серый или ковкий). С его помощью можно варит швы в любых положениях. Получается достаточно прочный стык без трещин, который легко поддается обработке.

ZELLER 855 обладает всеми характеристиками, что и предыдущий электрод. Правда, им можно варить загрязненные детали, кромки с ржавчиной, с масляными пятнами и так далее.

Горячая сварка чугуна

При правильном подходе к сварочному процессу результат может быть высококачественным. Сам сварочный процесс может проводиться:

• Стальными электродами. Здесь могут быть использованными марки УОНИ или АНО.
• ОМЧ-1. Варить можно заготовки только из серого чугуна. По сути, это литые чугунные прутки, которые покрываются специальной обмазкой. Диаметр таких электродов варьируется в пределах 3-6 мм.
• Электродами с чугунным стержнем марки А или Б. Марка «А» – применяется для дуговой или газовой сварки. «Б» для дуговой холодной и горячей. Диаметр стержней от 4 мм до 16 мм. В покрытие этих электродов специально вводятся добавки, которые стабилизируют сварочный процесс. Особенно хочется отметить добавку «термит», которая замедляет остывание сварочного металла. А это повышение качественных характеристик стыка. Правда, широкого применения эта технология не нашла. Лучший результат показала полугорячая сварка при температуре 300С.

Горячая сварка чугуна – это возможность получить сварной шов по плотности и составу точно таким же, как свариваемые чугунные заготовки. Поэтому обрабатывать его очень легко, да и механические качества стыка ничем не отличаются от свариваемого чугуна. Но у этого способа немало сложностей. К примеру, сложность организации самого сварочного процесса. Особенно это касается формовки в зоне сваривания. Не просто провести прогрев деталей на всю толщину. Да и продолжительность сварочного процесса слишком большая, что приводит к увеличению себестоимости сварки в целом.

Но горячая сварка чугуна избавляет от всех негативных моментов, которые появляются при холодном способе. К примеру, отсутствие отбеливание материала или закалки металла. В настоящее время сварщики используют разные температуры нагрева зоны сваривания.

• 500-600С – это горячая сварка.
• 300-400С – это полугорячая.
• 150-200С – теплая.

Внимание! Сильный нагрев чугуна приведет к изменению его структуры, поэтому не рекомендуется его нагревать свыше +650С. При этом скорость нагрева должна быть 120-150С в час. Нужно придерживаться и медленного остывания.

Сварка неплавящимися электродами – это еще одна разновидность соединения двух чугунных заготовок. Здесь могут быть использованы и вольфрамовые электроды, и угольные, и графитовые. Главное правильно подобрать присадочный элемент. А вот тут разнообразие большое. Здесь могут быть использованы литые чугунные стержни, стальные с содержанием никеля, медные, алюминиевые и другие металлы. Сварка может проводиться при помощи бура (флюса) или инертного газа. Чаще всего сварщики пользуются сваркой с вольфрамовыми электродами в зоне защитного газа (аргона) с применением никелевой присадки.

Разнообразие электродов для сварки чугунных заготовок достаточно широкое. У каждого из них свои условия сварки, поэтому при выборе нужно правильно подобрать электрод к требованиям сварочного процесса. Немного ошиблись, и получите низкое качество конечного результата. А это трещины, поры, отбеленный чугун и сложность дальнейшей обработки.

Электроды по чугуну в Украине. Цены на электроды по чугуну на Prom.ua

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4 ТМ MONOLITH ф 3 мм (1 кг) (для сварки чугуна)

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

585 грн/упаковка

Купить

ООО «Укрбудстандарт»

Работает

Электроды ЦЧ-4 по чугуну ТМ MONOLITH ф 4 мм (1 кг) (для сварки чугуна)

На складе

Доставка по Украине

585 грн/упаковка

Купить

ООО «Укрбудстандарт»

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4 ТМ MONOLITH ф 3 мм (мини-тубус 3 шт) (для сварки чугуна)

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

150 грн/упаковка

Купить

ООО «Укрбудстандарт»

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4NI-FE ТМ MONOLITH ф 3.2 мм (мини-тубус 3 шт) (для сварки чугуна)

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

150 грн/упаковка

Купить

ООО «Укрбудстандарт»

Работает

ЭЛЕКТРОДЫ ПО ЧУГУНУ ЦЧ-4 ТМ MONOLITH Ф 3 ММ (1 КГ) (ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА)

На складе

Доставка по Украине

585 — 620 грн

от 2 продавцов

от 585 грн/упаковка

Купить

УКРБУДСТАНДАРТ

Работает

ЭЛЕКТРОДЫ ПО ЧУГУНУ ЦЧ-4 ТМ MONOLITH Ф 4 ММ (1 КГ) (ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА)

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

585 — 620 грн

от 2 продавцов

от 585 грн/упаковка

Купить

УКРБУДСТАНДАРТ

Работает

Электроды по чугуну ЕСАБ ОК 92.60 ф3,2 (NiFe-Cl) (пачка 0,7 кг)

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

1 882 грн

1 732 грн

Купить

“Аргон” Все для сварки

Работает

Электроды по чугуну ЕСАБ ОК 92.58 ф3,2 (NiFe-Cl-A) (пачка 0,7 кг)

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

1 550 грн

1 200 грн

Купить

“Аргон” Все для сварки

Работает

Электроды по чугуну ЕСАБ NiCu 1 Ф3,2 мм (аналог МНЧ-2) (ранее 92.78) (пачка 0,7 кг)

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

1 737 грн/упаковка

Купить

“Аргон” Все для сварки

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4 диаметр 5мм

На складе

Доставка по Украине

450 грн/кг

Купить

ТОВ “Форма пром”

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4

Доставка по Украине

по 450 грн

от 2 продавцов

450 грн/кг

Купить

ТОВ Корчагин

Работает

Электроды по чугуну (поштучно) UTP 86 FN Ф 3,2 мм

Доставка по Украине

100 грн

Купить

ТОВ Корчагин

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4. В упаковке 5 кг

На складе

Доставка по Украине

по 400 грн

от 2 продавцов

400 грн/кг

Купить

OOO КОМФОРТ

Работает

Электроды 3 мм, 1 кг для чугуна Monolith ЦЧ-4 Special

Доставка по Украине

738 — 740 грн

от 3 продавцов

922.50 грн/упаковка

738 грн/упаковка

Купить

Интернет-магазин GIGATOOLS

Работает

Электроды по чугуну d=3,0мм (1кг)(Монолит) ЦЧ-4

На складе

Доставка по Украине

1 111 грн

777.70 грн

Купить

Автосвет

Смотрите также

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ4

Доставка по Украине

1 296 грн

Купить

Сваркомплект

Работает

Электроды для сварки чугуна ЦЧ-4 ф 4,0 мм Пилот

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

375 грн/кг

Купить

“Аргон” Все для сварки

Работает

Электроды для сварки чугуна ЦЧ-4 ф 5,0 мм Пилот

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

394 грн/кг

Купить

“Аргон” Все для сварки

Работает

Электроды сварочные по чугуну ЦЧ-4 ф3,0мм (5,0кг) “Энергетический Стандарт”

Доставка по Украине

1 130 грн/упаковка

Купить

ТОВ “Київ-Атом ЛТД”

Работает

Электроды сварочные по чугуну ЦЧ-4 ф4,0мм (4кг) “Энергетический Стандарт!

Доставка по Украине

905 грн/упаковка

Купить

ТОВ “Київ-Атом ЛТД”

Работает

Электроды по чугуну d=3,0мм (1кг)(Монолит), ЦЧ-4

Доставка по Украине

795 грн

Купить

Ксена Авто

Работает

Электроды по чугуну UTP 86 FN Ф4мм

Заканчивается

Доставка по Украине

7 000 грн/упаковка

Купить

Спецодежда и СИЗ оптом и в розницу

Работает

Электроды для сварки и наплавки чугуна ЦЧ-4 Monolith Ø 3 мм (упаковка ТУБУС – 3 шт)

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

105. 84 грн/упаковка

Купить

Спарк-Центр

Работает

Электроды по чугуну ЦЧ-4

Доставка по Украине

от 300 грн

Купить

ФОП Шелякина

Работает

Электроды по чугуну d=3,0мм 1кг Монолит код ЦЧ-4

На складе

Доставка по Украине

964.13 грн

771.30 грн

Купить

Омега Авто

Работает

Электроды по чугуну Монолит Special ЦЧ-4 (3.0мм, 0.8кг)

Доставка из г. Житомир

624 — 1 049 грн

от 2 продавцов

1 155 грн

1 049 грн

Купить

ОМ.УКР интернет-магазин инструмента

Работает

Электрод по чугуну УОНИ 13/55 Ø 4 мм БаДМ

Доставка по Украине

Купить

Интернет-магазин “Автозапчасти Ромен”

Работает

Сварочные электроды ESAB OK Ni-CI (ОК 92.18) 2.5×300 мм 1/4 VP 0.7 кг

Доставка из г. Львов

2 077 грн/пач

1 635 грн/пач

Купить

ПП «Швидка Промислова Допомога»

Работает

Электроды d=3 (0,8 кг) Монолит Special ЦЧ-4 (по чугуну)

Доставка по Украине

1 174 грн

Купить

link Auto

Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором: каким, как правильно

Чугун представляет собой сплав углерода и железа, который также содержит легирующие добавки и примеси. Детали из чугуна широко применяются не только в промышленной и производственной областях, но и в быту. Чугунные изделия частного назначения: сантехнические элементы, конструкции заборов, детали автомобилей и много другое. Активное использование данного сплава приводит к необходимости проведения сварочных работ.
Основные сложности сваривания чугуна, с которыми сталкиваются домашние мастера:

• из-за жидкотекучести сплава рекомендуется проводить сварку в нижнем пространственном положении;
• несоблюдение температурных режимов приводит к перекаливанию чугуна, что может стать причиной образования пор и возникновения напряжения в сварных швах;
• чугун в расплавленном состоянии может выделять газы, что отрицательно скажется на качестве соединения;
• ускоренное или неравномерное нагревание или охлаждение может способствовать появлению трещин.

Чтобы в домашних условиях получить качественное соединение чугунных изделий необходимо учитывать данные специфические характеристики, а также правильно подготовить рабочую поверхность, верно выбрать режим сваривания и электрод.

Подготовка к сварке

Подготовительные операции должны выполняться тщательно и внимательно, так как это является одним из основополагающих принципов получения качественного соединения:

Особенности сварки чугуна, виды чугуна

Опытные сварщики могут определить свариваемость чугуна всего по раз резу. Считается, что если структура металла мелкодисперсная и приближенная к серому цвету, то такой чугун можно сварить намного легче, чем крупнозернистый металл темных оттенков. Если мы говорим про сварку деталей, которые находились в масляной среде или были подвержены регулярному окислению в водной среде, грунте или других подобных условиях, то такой сварочный материал не подойдет.Так, как чугун – метал с ограниченно свариваемый материал, то стоит принять во внимание следующие его особенности:

• Металл – жидкотекучий, поэтому основное и единственно верное сварное положение – нижнее.
• Если не соблюдать температурные режимы и перекалывать металл, то при выгорании углерода будут образовываться поры.
• Низкая пластичность и несоблюдение температурных режимов – основные причины возникновения напряжения, в местах сварных соединений.
• Расплавленный чугун может создавать окислы, которые будут иметь более высокую температуру плавления, чем исходный металл.

Главная проблема, с которой вы можете столкнуться – образование трещин в местах сваривания при остывании детали.

Решить это можно только если полностью соблюдать технологию, в нашем случае – холодной сварки.

Рекомендуем! Разделка и подготовка металла перед сварочными работами

Методы сварки

Специалисты выделяют 3 метода сварки чугуна:

1. Горячая осуществляется посредством прогрева чугунных деталей перед выполнением соединения, температура – 600-650°С. Данный способ невозможно использовать в домашних условиях.
2. Полугорячая практически не отличается от предыдущего метода, различие состоит только в температуре нагрева, изделие прогревается до 300-350°С.
3. Холодная подразумевает отсутствие нагрева рабочих изделий. Сварка чугуна электродом в домашних условиях осуществляется именно по этой технологии.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Как варить чугун инвертором и плавящимся электродом

Сварка чугуна с помощью инвертора и плавящегося электрода проводится чаще всего холодным методом. Важными составляющими успешного проведения работ являются: правильный выбор электрода и оптимальные режимы сваривания.

Электроды ОЗЧ-3

Исполнитель должен проводить соединение специальными электродами, содержащими никель и/или медь:

• ОЗЖН-1;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЧ-3;
• ОЗЧ-4;
• ОЗЧ-6;
• МНЧ-2;
• ЦЧ-4.

Рекомендуемые режимы сварки для некоторых перечисленных марок:

Марка электрода	Сила тока для электрода диаметром 3 мм.	Сила тока для электрода диаметром 4 мм.	Сила тока для электрода диаметром 5 мм.	Сила тока для электрода диаметром 6 мм.
ЦЧ-4	65-80	90-120	130-150	–
ОЗЧ-2	90-110	120-140	160-190	220-250
ОЗЖН-1	100-120	130-150	160-180	–
МНЧ-2	90-110	120-140	160-190	210-230

Также следует выделить следующие технологические особенности:

• длина одного непрерывного шва не должна 30-50 мм;
• частые перерывы в сварочном процессе помогут исключить возможность перегрева, температура более 80°С недопустима;
• полярность – обратная.

Данный метод сваривания может выполняться двумя вариантами: с помощью шпилек и по слоям.

1. Шпильки оснащены резьбой, что позволяет вкручивать их в кромки свариваемого изделия. Шпильки должны быть расположены вразброс/в шахматном порядке, что исключит перегревание во время сварки. Размеры шпилек зависят от толщины рабочего изделия, при их подборе следует полагаться на следующие рекомендации:

• диаметр – 0,3-0,4 толщины изделия, но не более 12 мм. ;
• глубина вкручивания – 1,5 диаметра шпильки, но не более половины толщины изделия;
• высота выступающей части шпильки – 0,75-1,2 диаметра.

После установки шпилек, можно приступать к сварке. Вокруг каждой шпильки осуществляется наплавление металла, слой за слоем. Затем исполнителю необходимо заварить пространство между шпильками, оставшееся нетронутым, выполнить один или несколько соединительных швов.

2. Многослойная сварка выполняется после разделки кромок. Не допускается присутствие острых углов. Наплавку следует производить с краев. Первый слой является основным, поэтому во время его наплавления нужно тщательно следить за режимом сварки. Каждый последующий слой, кроме первого и облицовочного, необходимо проковывать молотком, без охлаждения.

Видео

В нижеследующем ролике продемонстрирован электрод по чугуну Zeller 855, но из ролика можно увидеть, как производится сварка.

Данные сведения помогут исполнителю узнать, как варить чугун инвертором электродами по чугуну, и легко произвести работы по соединению.

Сварка обычными электродами

С целью экономии денежных средств, можно использовать вместо специальных расходников обычные (стальные). Электроды общего назначения отличаются более доступной ценой. Технология многослойной сварки обычными прутками практически ничем не отличается от рассмотренного выше способа, где применяются специальные стержни с покрытием из цветных металлов. Этапы выполнения работ аналогичны. Единственным отличием является то, что следующие после первого слои наплавляются не специальным электродом, а обычным.

Внимание! Сварка чугуна не предназначенными для этого электродами возможна, но мы не рекомендуем применять ее в сколько-нибудь ответственных соединениях! Данную информацию приводим лишь для сварки с экспериментальными целями.

Сварка чугунными электродами

Данный способ сварки может проводиться холодным и полугорячим методом. Небольшой предварительный нагрев улучшит структуру наплавленного металла.

Чугунные электроды представляют собой литые стержни с обмазкой, применяющие для исправления дефектов чугунного литья. К данному типу расходных материалов относятся следующие марки: МНЧ-1; ОЗЧ-1; ОЗБ-2М.

Сваривание осуществляется постоянным и переменным током. Величина тока определяется следующим образом: 50-60 А на 1 мм. электродного стержня. [ads-pc-3][ads-mob-3]

Почему чугун может не свариться, как надо

Чугун относится к трудносвариваемым металлам, а потому качество сварки зависит от многих факторов. При несоблюдении режимов и неправильном выборе расходных материалов процесс может пойти не так, как задумано. Это, прежде всего, низкая прочность соединения, неоднородность сварного шва, наличие непроваренных участков, некачественный внешний вид.

Причины дефектов

Выделяются такие основные причины некачественной сварки:

1. Образование пластинчатого графита в сером чугуне, который при растягивающих напряжениях вызывает появление холодных трещин.
2. Нарушение температурных режимов (перегрев и слишком быстрое охлаждение) ведет к образованию горячих трещин.
3. Быстрая кристаллизация приводит к образованию пор в сварном шве за счет выделения водорода, азота, водяного пара, оксида углерода.
4. Чрезмерная скорость формирования сварного шва способны привести к появлению непроваренных участков.
5. Чрезмерный нагрев металла, чаще всего, приводит к появлению дефектов. Расплав просто вытекает из сварочной ванны при слишком длительном процессе. Своевременные остановки позволяют избежать перегрева.

Важно! Основная причина дефектов — несоблюдение режима сварки и неправильный выбор электродов.

Исправление ошибок

Если при визуальном осмотре или с помощью специальных методик контроля качества выявлены существенные дефекты, то ошибку надо исправить. Основной способ — заполнение дефектов путем наплавления. Некачественный шов надо максимально обработать болгаркой и металлической щеткой. Особо обрабатываются трещины. Для наплавления используются электроды МНЧ-2, ОЗЖН, ОЗЧ-2, ЦЧ-4, Т-590. Перед процедурой желательно предварительно прогреть сваренное место до максимально возможно температуры для повышения пластичности металла.

Интересное: Особенности измерительного контроля сварных соединений

Можно использовать простой и дешевый способ. Стальная проволока марки Св-08 (Сс-08А) обматывается тонкой медной проволокой и погружается в жидкое стекло. Ею можно обмотать место некачественного стыка, после чего осуществить заваривание путем ее расплавления электродом.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка чугуна по данной технологии проводится в защитной среде аргона или флюсов, основным компонентом которых является бура. В качестве присадочных материалов используются литые чугунные или специальные прутки, содержащие никель, алюминий и медь. Сваривание чугуна осуществляется с помощью вольфрамовых, угольных и графитовых электродов.

Наиболее распространенным методом является аргонодуговая сварка (AC TIG). Чтобы работы прошли удачно, следует придерживаться нескольких правил:

• тщательная очистка поверхности от мусора и загрязнений;
• заготовку нужно зафиксировать в нескольких точках;
• рекомендуется использовать небольшой предварительный нагрев изделия, для этого можно использовать подручные средства. Следует помнить, что наличие или отсутствие нагрева зависит от вида свариваемого чугуна;
• присадка подается под углом в 20-30 градусов;
• необходимо использовать небольшие величины тока;
• соединение следует проводит поэтапно: исполнитель варит небольшой отрезок в 2-3 см. и проковывает наплавленный металл, чтобы
• избежать остаточного напряжения. Проковка производится небольшим молотком, вес которого не превышает 1,2 кг.,боек – закругленного типа.
• охлаждение детали после сварки осуществляется постепенно.

Данный способ является неосновным при соединении чугунных изделий. Это обусловлено определенными сложностями, возникающими в процессе работы, а также повышенным уровнем трудовых и финансовых затрат.

Резка и разделка кромок

Эта операция является обязательной при сварке чугуна любым способом. Для этого края зачищают напильником или шлифовальной машиной с насадкой по металлу. Во время разделки кромок выпиливают трещины. При необходимости установки шпилек края срезают под углом. В торцах высверливают отверстия, формируют резьбу. После этого вкручивают шпильки. Внешние концы элементов необходимо приварить друг к другу.

Рекомендуем к прочтению Особенности сваривания металла с оцинковкой

Электроды по чугуну своими руками

При отсутствии специальных электродов для сварки чугуна, можно самостоятельно сделать расходники, близкие по характеристикам к марка ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6. Далее мы рассмотрим два способа, как сделать электроды для чугуна своими руками.

1. Изготовление электродов по чугуну осуществляется по следующей технологии:

Предупреждение! Этот способ мы еще не пробовали на практике, он был найден в открытых источниках, за результат мы не отвечаем. Если будете делать, то на свой страх и риск. О результатах просим поделиться в комментариях к данной статье. Следующий способ более традиционен и опробован многими, что и показано на видео ниже.

• Необходимо взять медную проволоку диаметром 2-5 мм., зачистить её наждачной бумагой, обезжирить и покрыть самодельной обмазкой; проще всего приготовить обмазку из покрытия обычных электродов (АНО-4, УОНИ-13/55).
• Покрытие расходников общего назначения соскабливается со стержня, измельчается и смешивается со стальными опилками или железным порошком в пропорции 1:1. Затем в получившуюся смесь добавляется силикатный клей, после все компоненты тщательно смешиваются.
• Проволока опускается в самодельную обмазку, пока нанесенного толщина покрытия не составит 1,5-2,0 мм. Затем нужно подождать, пока излишки смеси стекут.
• Следующий этап – сушка, проводящаяся на открытом воздухе, электроды сушатся в вертикальном положении.
• Завершающаяся процедура – прокалка выполняется в духовке или на плите при температуре 200-250°С.
• Самодельные электроды по чугуну готовы к сварке. Режим сваривания электродами, созданными своими руками, не отличается от режима работы фирменными расходниками.

2. Существует ещё один способ как изготовить чугунный электрод. Сварщику понадобится дрель, стальной электрод (АНО-4, УОНИ-13/45) и медная проволока диаметром 2 мм.

Чтобы изготовить электрод для чугуна своими руками по данной технологии следует произвести следующие действия: проволока накручивается на стальную основу обычного электрода посредством вращения его зажатым в партоне дрели. Чтобы наглядно ознакомиться с процессом производства, рекомендуем посмотреть видео.

Произведенные электроды из чугуна своими руками позволят сэкономить денежные средства, а также выполнять сварочные работы без простоя. Но качество будет ниже, чем от применения специальных электродов для чугуна.

Изготовление электродов в домашних условиях по чугуну может осуществить исполнитель любого уровня.

Сварочные аппараты и расходники

Для проведения работ используют следующие приспособления и материалы:

1. Сварочный агрегат. Рекомендуется применять аппараты-инверторы, генерирующие постоянный ток. Трансформаторное оборудование обладает низким коэффициентом полезного действия. Качество швов при использовании таких аппаратов снижается.
2. Электроды. Диаметр стержня должен составлять не менее 3 мм. Сварка с использованием электрода помогает сформировать качественное соединение. Лучшими считают марки МНЧ-2 и ОЗЧ-2.
3. Защитный газ. Чаще всего при сварке чугуна используют аргон. Газовый метод позволяет соединять заготовки толщиной не более 4 мм.

Рекомендуем к прочтению Как варить медные провода самому

Меры безопасности

Проведения сварочных работ в домашних условиях требует тщательного и точного соблюдения техники безопасности. Наиболее важные моменты:

• помещение, в котором проводятся сварочные работы, должно освещаться и проветриваться;
• обязательно использование средств для заземления;
• чугун плохо реагирует на быстрое охлаждение, поэтому нужно защищать его поверхность от влаги;
• исполнитель должен использовать при работе индивидуальные средства защиты.

Макроэлектроды для глубокой стимуляции мозга по сравнению с несколькими микроэлектродами в гиппокампе крысы

• Список журналов
• Фронт Нейроэнг
• т.7; 2014
• PMC4054883

Фронт Нейроинж. 2014; 7: 16.

Опубликовано онлайн 2014 июня 12. DOI: 10.3389/fneng.2014.00016

, ^{1, 2} , ³ , ^{1, 2, *} 1, ^{2, * . 2, 3, * †}

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Массивы микроэлектродов (диаметр проволоки <50 мкм) сравнивали с традиционными макроэлектродами для глубокой стимуляции мозга (DBS). Понимание объема активации нейронов может помочь решить некоторые загадки, связанные с DBS, например, механизмы его действия. Мы использовали иммуногистохимию c-fos для исследования активации нейронов в гиппокампе крысы, вызванной мультимикро- и макроэлектродной стимуляцией. При стимуляции ± 1 В при частоте 25 Гц микроэлектроды (диаметром 33 мкм) имели радиус активации 100 мкм, что составляет 50% от наблюдаемого при стимуляции макроэлектродом диаметром 150 мкм. Макроэлектроды активировали примерно в 5,8 раза больше нейронов, чем один микроэлектрод, но вытесняли примерно в 20 раз больше нервной ткани. Сфера воздействия стимулирующих электродов может быть значительно увеличена за счет снижения их импеданса. При ультразвуковом гальванопокрытии (звукопокрытии) микроэлектродов с платиной для увеличения площади их поверхности и снижения импеданса на порядок радиус активации увеличился на 50 мкм, и в этом увеличенном радиусе было активировано более чем в два раза больше нейронов по сравнению с непокрытыми электродами. микроэлектроды. Мы предполагаем, что новый подход к DBS, который использует несколько микроэлектродов с большой площадью поверхности, может быть более терапевтически эффективным из-за повышенной активации нейронов.

Ключевые слова: глубокая стимуляция мозга, активация нейронов, ранний ген (IEG), многоэлектродная матрица (MEA), макроэлектроды, гиппокамп, гальваническое покрытие эпилепсия), многое еще предстоит узнать о механизмах действия глубокой стимуляции мозга (DBS; Kumar et al., 1998; McIntyre et al., 2004b; Mayberg et al., 2005; Greenberg et al., 2006; Perlmutter and Минк, 2006 г., Фолькманн и др., 2006 г., Бенабид и др., 2009 г.). В частности, более глубокое понимание пространственной степени влияния электрической стимуляции и факторов, ее определяющих, необходимо для оптимизации эффективности и результативности DBS.

Все клинические DBS-электроды представляют собой одиночные макроэлектроды цилиндрической формы с диаметром ~1 мм и площадью поверхности ~6 мм ² , хотя были предложены массивы из нескольких электродов меньшего размера. Однако стимуляция с помощью многоэлектродных массивов (МЭА) микроэлектродов (т. е. микростимуляция; Desai et al., 2010) может иметь преимущества по сравнению со стимуляцией одним макроэлектродом (т. е. макростимуляцией) по нескольким причинам, особенно при стимуляции сложных структур, таких как гиппокамп, важный локус в этиологии височной эпилепсии (Velasco et al., 2001, 2007). Во-первых, микроэлектроды диаметром в десятки микрон могут быть специально нацелены на определенные слои клеток, что может быть невозможно с макроэлектродом, диаметр которого (например, 1,27 мм) больше, чем эти мишени. Во-вторых, один или несколько микроэлектродов в МЭА могут стимулироваться одновременно, что позволит использовать пространственно-временные модели стимуляции, невозможные с помощью одного макроэлектрода. В-третьих, повреждение тканей МЭА может быть меньше, чем повреждение, вызванное макроэлектродами. Первой целью этого исследования было сравнение объема ткани, активированной массивами мультимикроэлектродов и одиночными макроэлектродами.

Уменьшение импеданса микроэлектродов обеспечивает несколько преимуществ для нейронной записи, таких как уменьшение артефактов стимуляции и снижение теплового шума, что приводит к улучшению отношения сигнал/шум (Ferguson et al., 2009; Desai et al., 2010). Для микростимуляции амплитуда стимуляции ограничена 1 В из-за возможности гидролиза воды, что ограничивает плотность тока и, следовательно, эффективность стимуляции (Rozman et al., 2000). Таким образом, снижение импеданса позволяет достичь более высоких токов как в приложениях с управлением по напряжению, так и по току при почти максимальном безопасном напряжении. Второй целью этого исследования было сравнение объема ткани, активированной необработанными микроэлектродами, с объемом ткани, полученной с помощью гальванических микроэлектродов, покрытых для снижения импеданса (Desai et al., 2010).

Несколько исследований методом моделирования Grill (1999), McIntyre et al. (2004a), Wei and Grill (2009), Chaturvedi et al. (2010), Бутсон и др. (2011) и др. оценили электрические поля и активирующие функции, окружающие дорожки электродов, но это требует подтверждения в живой ткани нейронов. Отличное исследование Histed et al. (2009) использовали двухфотонную визуализацию кальция для изучения паттернов активации клеток с использованием микроэлектродов в поверхностных слоях коры. Хотя этот метод имеет высокое временное и пространственное разрешение, его нельзя использовать в глубоких структурах мозга, таких как таламус или гиппокамп, потому что мозговая ткань сильно рассеивает свет, и визуализация становится невозможной на глубине более 1 мм (Helmchen and Denk, 2005). Результаты Histed et al. (2009 г.) исследование, безусловно, послужит ориентиром для понимания взаимодействия электрической стимуляции с популяциями нейронов, но не может быть напрямую перенесено на другие области мозга, которые имеют другую цитоархитектуру и паттерны проекции.

c-fos является ранним геном, который широко используется в качестве метаболического маркера для изучения путей судорог и нейроанатомических связей, а также для анализа популяций нейронов, активируемых широким спектром стимулов, включая нейроактивные препараты и методы стимуляции мозга (Dragunow and Faull). , 1989; Сарыева и др., 2011). В нескольких исследованиях сообщалось о транзиторной индукции мРНК и белка c-fos после возбуждения нейронов (Morgan and Curran, 1991). мРНК достигает пиковых значений через 30–45 мин после стимуляции и распадается с периодом полураспада 12 мин. Синтез белка c-fos следует за экспрессией мРНК, и период его полураспада составляет около 2 часов (Muller et al., 1984). Учитывая эти длительные масштабы времени активации и распада, этому методу не хватает временного разрешения. Тем не менее, он обеспечивает пространственное разрешение одной клетки и может использоваться для визуализации и подсчета отдельных нейронов, активированных электрической стимуляцией, как показано в Saryyeva et al. (2011) и da Silva et al. (2014). В этом исследовании мы использовали иммуногистохимию c-fos для изучения активации нейронов, вызванной DBS в дорсальном гиппокампе, с использованием стимуляции макроэлектродом, микроэлектродом и гальваническим микроэлектродом.

Все процедуры с животными проводились в соответствии с Руководством Национального института здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных и одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Университета Эмори.

В этом исследовании использовали двадцать четыре крысы, разделенных на три группы по 8 особей. У крыс в группе 1 был один макроэлектрод (диаметр 150 мкм, Plastics One, VA, USA), направленный на слой клеток CA3 дорсального гиппокампа. Крысам в группах 2 и 3 имплантировали микроэлектродную матрицу (Tucker-Davis Technologies, Флорида, США) с 16 электродами диаметром 33 мкм, расположенными в два ряда по 8 ( Рисунок ). Ряд 1 был нацелен на слой клеток СА1, а ряд 2 был нацелен на слой клеток СА3 дорсального гиппокампа. В то время как в группе 2 были имплантированы непокрытые микроэлектроды, импеданс микроэлектродов в группе 3 был снижен на порядок за счет ультразвукового покрытия платиновой чернью (Desai et al., 2010). Ультразвуковое покрытие (гальваническое покрытие ультразвуковыми колебаниями) значительно повышает стойкость платиновой черни на основном металле. Подробности об этой процедуре и ее влиянии на характеристики регистрации и стимуляции микроэлектрода при хронических имплантатах можно найти в другом месте (Desai et al. , 2010). Показано в На рисунке представлены графики импеданса макроэлектрода и массива микроэлектродов до и после гальванического покрытия. Поскольку при стимуляции микроэлектроды в МЭА были подключены параллельно, необходимо было следить за тем, чтобы суммарный импеданс 15 микроэлектродов (с гальванопокрытием и без него) не опускался ниже 200 Ом, так как максимальная пропускная способность нашей установки по току составляет ±5 мА, и в нашем исследовании мы использовали стимуляцию с регулируемым напряжением ±1 В.

Открыть в отдельном окне

Макроэлектрод и массив микроэлектродов, использованные в этом исследовании. (A) Фотографии массива микроэлектродов (MEA) и макроэлектрода того типа, которые использовались в этом исследовании. Диаметр каждого из 16 электродов МЭА составляет 33 мкм, а диаметр макроэлектрода — 150 мкм. (B) Приблизительные позиции имплантации МЭА и макроэлектрода в дорсальный гиппокамп грызунов.

Открыть в отдельном окне

Спектроскопия импеданса макроэлектрода, матрицы микроэлектродов и матрицы микроэлектродов, обработанных ультразвуком. Спектры импеданса одного макроэлектрода (черный), средний импеданс массива микроэлектродов с покрытием (красный) и без покрытия (синий) и комбинированный импеданс 15 покрытых (красный, пунктир) и непокрытых (синий, пунктир) микроэлектродов, которые были подключены параллельно для стимуляции. На вставке показана гистограмма среднего значения ± стандартное отклонение графиков импеданса на частоте 1 кГц для 15 микроэлектродов до (синий) и после (красный) гальванического покрытия. * P < 0,05.

ХИРУРГИЯ

Каждую крысу анестезировали 1,5–3% ингаляционным изофлураном перед выполнением краниэктомии над правым дорсальным гиппокампом. Затем каждой крысе имплантировали либо один макроэлектрод (группа 1), либо массив микроэлектродов без покрытия (группа 2), либо массив микроэлектродов, обработанных ультразвуком (группа 3). Половина крыс в каждой группе получала 4 ч ±1 В, 400 мкс на фазу, двухфазные прямоугольные импульсы с частотой 25 Гц. Предварительные эксперименты, проведенные с различной продолжительностью стимуляции, показали стабильно хорошую экспрессию c-fos через 4 часа стимуляции. В недавнем исследовании, в котором анализировались различия между DBS 25 Гц и 130 Гц в ядрах покрышки педункулопонтина в модели болезни Паркинсона у крыс с 6-гидроксидофамином, также проводилась 4-часовая непрерывная стимуляция (Сарыева и др., 2011), аналогичная методам в текущем исследовании. исследование. Остальные крысы в ​​каждой группе служили контролем и не получали никакой стимуляции. Электрическая стимуляция проводилась с использованием нашего специально разработанного пакета электрофизиологии с открытым исходным кодом NeuroRighter (Rolston et al., 2009).). В тех случаях, когда стимулировалась матрица микроэлектродов, через электроды синхронно подавались импульсы частотой 25 Гц. И макроэлектрод, и электроды МЭБ были изолированы, за исключением кончика. Через 4 ч после имплантации электроды медленно удаляли из головного мозга.

ИММУНОГИСТОХИМИЯ

После удаления электрода (макро-, микро- или обработанного ультразвуком микро) из головного мозга каждую крысу глубоко анестезировали летальной дозой эвтазола (130 мг/кг), вводили внутрибрюшинно, а затем перфузировали внутрисердечно 0,9% NaCl, затем 4% параформальдегида в 0,1 М фосфатно-солевом буфере при рН 7,2 (PBS) в течение 15 мин со скоростью 20 мл в мин. Мозг удаляли и подвергали криозащите в 30%-ном растворе сахарозы при 4°C, а область, охватывающую весь участок электрода, делали в горизонтальной плоскости срезами толщиной 50 мкм с использованием микротома для замораживания, собирали в серии по 4 в PBS и промывали в PBS. Чтобы определить количество и идентичность клеток, активированных электрической стимуляцией, использовали двойную иммунофлуоресцентную маркировку непосредственно раннего гена c-fos (Dragunow and Faull, 19).89) и нейрональный маркер NeuN (Mullen et al., 1992). Свободно плавающие срезы промывали в PBS, блокировали в 5% нормальной ослиной сыворотке (NDS) и 0,1% Triton-X100 в течение 30 мин и промывали в PBS. После промывания в PBS срезы инкубировали в течение ночи при 4°C в кроличьем анти-c-fos (1:5000; Calbiochem) и мышином анти-NeuN (1:1000; Millipore) в PBS, содержащем 1% NDS. Срезы промывали в PBS и инкубировали в конъюгированных с Alexa 594 ослиных антикроличьих (1:1000; Jackson Immunoresearch) и ослиных антимышиных конъюгированных Alexa 488 (1:1000; Jackson Immunoresearch) в 1% NDS в течение 1 часа. Все срезы дополнительно контрастировали инкубацией с 4′,6-диамидино-2-фенилиндолом (DAPI), который метит все ядра клеток. Срезы промывали в PBS, а затем помещали на предметные стекла со средой для заливки Fluoromount-G (SouthernBiotech) для флуоресцентной микроскопии. Для каждого эксперимента с двойной меткой контроль включал отсутствие одного или обоих первичных антител. Срезы визуализировали с помощью микроскопа Nikon eclipse E400, оснащенного тремя флуоресцентными кубами, монохромной и цветной цифровой камерой и программным обеспечением Nikon BR (Nikon Instruments Inc., Мелвилл, штат Нью-Йорк, США). Для каждого мозга окрашивали не менее 2 серий и для подсчета использовали изображения, соответствующие кончикам электродов.

ПОДСЧЕТ КЛЕТОК

В горизонтальных срезах (50 мкм) на кончике дорожки электрода клетки c-fos+/NeuN+, окружающие дорожку, подсчитывали с помощью ImageJ и сравнивали между различными видами стимуляции. Окрашивание NeuN и DAPI использовали для подтверждения расположения электродов. В этом исследовании учитывались только те электроды, которые находились в слоях клеток гиппокампа, другие электроды игнорировались. Микроэлектроды, использованные в этом исследовании, были разделены на 175 мкм, но даже при осторожной и медленной имплантации они имели тенденцию отклоняться ближе или дальше, чем на 175 мкм. Вокруг дорожек электродов в каждом случае рисовали круги с шагом 25 мкм в радиусе, и количество клеток c-fos+/NeuN+ подсчитывали внутри каждой пары концентрических кругов в каждом типе состояния имплантированного электрода (макро, микро, ультразвуковое микро, стимулированное , нестимулированный). При имплантации массива микроэлектродов клетки c-fos+/NeuN+ назначали электроду, который находился ближе всего к клетке. Подсчет клеток проводили до тех пор, пока не встретились два последовательных круга без клеток c-fos+/NeuN+. Для вычисления плотности активации нейронов количество нейронов, подсчитанных в каждой паре концентрических кругов, делили на объем ткани, в которой они были подсчитаны (9). 0081 ч = 50 мкм для этих участков). Критерий значимости выполняли с использованием теста Стьюдента t .

ИММУНОГИСТОХИМИЧЕСКОЕ ОКРАШИВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРУЕМЫХ И КОНТРОЛЬНЫХ СЕКЦИЙ

Вне зависимости от того, имплантировали ли крысам макроэлектрод, массив микроэлектродов или массив микроэлектродов, обработанных ультразвуком, электрическая стимуляция приводила к экспрессии c-fos, ограниченной областью, непосредственно окружающей электродную дорожку, что позволяет предположить, что электрическая стимуляция имеет ограниченный радиус активации в дорсальном гиппокампе ( Рисунок ). Большинство клеток c-fos+ также были NeuN+. Локально к месту имплантации клетки c-fos+ и NeuN- также наблюдались в некоторых контрольных и стимулированных случаях. Совместное окрашивание глиальных клеток не проводилось, что ограничивало дальнейший анализ этих клеток c-fos+/NeuN-.

Открыть в отдельном окне

Репрезентативные горизонтальные срезы дорсального гиппокампа крыс, которым имплантировали макроэлектрод (A–C), массив микроэлектродов (D–F) или массив микроэлектродов, обработанных ультразвуком (G–I), стимулировали и затем окрашивали на c-fos (синий), NeuN (розовый) и ядерный маркер DAPI (горчичный). Срезы дорсального гиппокампа крыс с имплантированными макроэлектродами и микроэлектродами, которые не получали никакой стимуляции, показаны в K–L и N–O соответственно. J,M — срезы дорсального гиппокампа контралатеральнее места макростимуляции. Область внутри пунктирной рамки на A, D, и G показана при большем увеличении на B, E, и H и C, F, и I . Расположение имплантированных электродов указано стрелками. Масштабная линейка (для всех, кроме J,M ): 100 мкм. J,M Масштабная линейка: 500 мкм.

У крыс, которым имплантировали макроэлектрод или микроэлектродную матрицу, но не подвергали электрической стимуляции, вокруг дорожек электродов не было обнаружено c-fos+/NeuN+ ( Рисунок ). Эти результаты подтверждают, что именно электрическая стимуляция, а не сам процесс имплантации электрода, ответственна за повышенную экспрессию c-fos в нейронах, наблюдаемую у стимулированных животных. Дорсальные срезы гиппокампа, контралатеральные месту имплантации и стимуляции, также не были c-fos+ во всех трех случаях стимуляции (макро-, микро- и ультразвуковое микро). Это говорит о том, что активация c-fos содержится в полушарии, получившем электрическую стимуляцию.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЙРОННОЙ АКТИВАЦИИ

Как и ожидалось, макроэлектроды давали наибольший радиус активации, за ними следовали микроэлектроды с ультразвуковым покрытием, а затем микроэлектроды без покрытия ( Рисунок ). При стимуляции частотой 25 Гц, ± 1 В в течение 4 ч максимальный радиус активации макроэлектродов составлял 200 мкм, а радиус активации одиночных микроэлектродов — 100 мкм. Покрытые ультразвуком микроэлектроды имели увеличенный радиус активации 150 мкм. Предположительно, это произошло из-за их уменьшенного импеданса, пропускающего больший ток при том же фиксированном напряжении. В контрольных случаях, когда были имплантированы электроды, но не проводилась стимуляция, не было клеток c-fos+/NeuN+ ( Рисунок ). Интересно, что обработанные ультразвуком микроэлектроды имели значительно более высокую плотность активации ( P <0,05) в первом концентрическом цилиндрическом объеме 25 мкм (высота сечения 50 мкм) вокруг дорожки электрода по сравнению с непокрытыми микро- и макроэлектродами ( рисунок ). . В то время как оба микроэлектрода имели высокую плотность активации в первом концентрическом цилиндрическом объеме, окружающем дорожку электрода, она быстро падает с расстоянием, тогда как макроэлектроды имели более линейно уменьшающуюся картину плотности активации с увеличением расстояния от дорожки электрода.

Открыть в отдельном окне

Распределение активации нейронов вокруг дорожек электродов. (A) Среднее ± стандартное отклонение нейронов, экспрессирующих c-fos, внутри концентрических кругов с шагом 25 мкм по радиусу, окружающих имплантированный и стимулированный макроэлектрод (макро; синие квадраты, n = 4), обработанный ультразвуком микроэлектрод (sonico micro; красные круги, n = 4) и электроды-микроэлектроды (микро; зеленые треугольники, n = 4). * P < 0,05 между макроэлектродом, микроэлектродом, обработанным ультразвуком, и микроэлектродом без покрытия (где имеются данные). ⁺ P < 0,05 между обработанным ультразвуком и непокрытым микроэлектродом. (B) Среднее ± SD плотность активации нейронов (количество клеток c-fos+/NeuN+/м ³ ) при стимуляции макроэлектродом (макро), ультразвуковым микроэлектродом (звукомикро) и микроэлектродом (микро) вокруг дорожек электродов; * P < 0,05 между макроэлектродом и микроэлектродом, обработанным ультразвуком; ⁺ P < 0,05 между обработанным ультразвуком и непокрытым микроэлектродом; P < 0,05 между непокрытым микроэлектродом и макроэлектродом.

ДОЛЯ АКТИВАЦИИ НЕЙРОНОВ И ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО АКТИВИРОВАННЫХ НЕЙРОНОВ

Совокупная активация Рисунок показывает, что при стимуляции макроэлектродом 50% активированных нейронов (AN ₅₀ ) находились в радиусе 50,7 мкм от дорожки электрода и 90% (AN ₉₀ ) находились в радиусе 144,7 мкм. С другой стороны, обработанные ультразвуком микроэлектроды AN ₅₀ составляли 38,3 мкм AN 9.0185 90 составлял 92,7 мкм, с промежуточными значениями для непокрытого микроэлектрода (AN ₅₀ , 25 мкм; AN ₉₀ , 70 мкм). Одиночный макроэлектрод активировал 30,25 ± 3,95 нейронов, окружающих дорожку электрода в дорсальном гиппокампе, в одном срезе мозга размером 50 мкм по сравнению с 5,2 ± 0,84 нейрона при использовании одного микроэлектрода. Ультразвуковое покрытие привело к увеличению числа активированных нейронов на 52,7% (11 ± 1,41). Во всех нестимулированных контрольных группах количество c-fos+/NeuN+ статистически не отличалось от фоновых уровней активации c-fos ( Рисунок )

Открыть в отдельном окне

Плотность активации нейронов и общее количество активированных нейронов. (A) Среднее ± стандартное отклонение процента активации нейронов в % приращениях радиуса 25 мкм вокруг имплантированных и стимулированных электродов. (B) Гистограммы, показывающие среднее значение ± стандартное отклонение числа клеток c-fos+/NeuN+ с макроэлектродом (M), микроэлектродом, обработанным ультразвуком (sm), или микроэлектродом без покрытия (m), со стимуляцией и без нее. * P < 0,05.

АКТИВАЦИЯ НЕЙРОНОВ С ПОМОЩЬЮ МАТРИЦЫ МИКРОЭЛЕКТРОДОВ

В случаях, когда более одного микроэлектрода из имплантированной матрицы микроэлектродов заканчивались в слое пирамидных клеток дорсального гиппокампа, количество клеток c-fos+/NeuN+ увеличивалось линейно с количеством электродов внутри клетки слой ( рисунок ). Если мы экстраполируем эти результаты ( рисунок ), то потребуется менее 6 непокрытых микроэлектродов (при диаметре 33 мкм они будут занимать 28% объема по сравнению с макроэлектродом) или менее 3 обработанных ультразвуком микроэлектродов (13,3% объема по сравнению с макроэлектродом) для активировать равное количество нейронов в качестве одного макроэлектрода (диаметром 150 мкм). В качестве альтернативы, с 20 непокрытыми или обработанными ультразвуком микроэлектродами (которые занимали бы меньший объем по сравнению с одним макроэлектродом) активировалось бы в 3,5 или 7,5 раз больше нейронов по сравнению с одним макроэлектродом.

Открыть в отдельном окне

Активация нейронов несколькими микроэлектродами. (A) Репрезентативный горизонтальный срез дорсального гиппокампа крысы, имплантированной массивом микроэлектродов. На изображении показаны два участка микроэлектродов (обозначены стрелками), заканчивающиеся в слое пирамидных клеток гиппокампа. Срез окрашен на c-fos (синий) и NeuN (розовый). Масштабная линейка: 100 мкм. (B) Предполагаемая активация нейронов в срезах головного мозга размером 50 мкм с множественными непокрытыми и обработанными ультразвуком микроэлектродами (соответственно микро-, s-микро), имплантированными в слой клеток гиппокампа. Горизонтальная черная пунктирная линия показывает среднее количество нейронов, активированных одним макроэлектродом для сравнения.

Используя иммуногистохимию c-fos, мы сравнили радиус активации и плотность активации после электрической стимуляции макроэлектродом, массивом микроэлектродов и массивом микроэлектродов с гальваническим покрытием в дорсальном гиппокампе. Макроэлектрод имеет радиус активации 200 мкм, микроэлектрод имеет радиус активации 100 мкм, а микроэлектрод с гальваническим покрытием имеет радиус активации 150 мкм. Таким образом, подход с массивом микроэлектродов можно использовать, когда требуется точная стимуляция узких клеточных слоев, таких как слой пирамидных клеток в областях СА1 и СА3 гиппокампа. Путем нацеливания непокрытых или гальванических микроэлектродов на определенные слои клеток можно свести к минимуму стимуляцию структур за пределами этих мишеней. Числа радиуса активации, представленные здесь, помогут определить расстояние между микроэлектродами в массиве микроэлектродов. Одним из методов достижения точного нацеливания микроэлектродов на специфические слои клеток может быть использование подвижных микроэлектродов (Rolston et al. , 2011), глубина которых может регулироваться индивидуально с помощью микроприводов (Keating and Gerstein, 2002). Использование макроэлектрода, диаметр которого больше, чем эти мишени, может привести к стимуляции структур за пределами мишени, вызывая нежелательные побочные эффекты (Hariz, 2002).

Макроэлектрод и массив микроэлектродов, использованные в этом исследовании, произведены разными производителями и изготовлены из разных материалов. Макроэлектрод был изготовлен из нержавеющей стали с полиимидной изоляцией, тогда как микроэлектроды были изготовлены из вольфрама с полиимидной изоляцией, а материал гальванического покрытия был платиновой чернью. Эти материалы имеют разную емкость накопления заряда (Merrill et al., 2005) и, следовательно, могут использовать различные степени емкостного и фарадеевского механизмов переноса заряда (Merrill et al., 2005; Cogan, 2008). Таким образом, наблюдаемые здесь различия между тремя случаями стимуляции могут возникать не только из-за различий в их геометрии, но также из-за различий в составе их материала. Здесь мы отмечаем, что макроэлектроды обычно изготавливаются из таких материалов, как нержавеющая сталь (Gimsa et al., 2005), которые имеют более низкую емкость накопления заряда. Такие металлы, как вольфрам, платина или платино-иридий, обладают более высокой емкостью накопления заряда и являются популярным выбором для изготовления микроэлектродов (Stoney et al., 19).68). Больший размер макроэлектрода дает ему достаточную площадь поверхности для безопасного ввода больших токов (Mccreery et al., 1990). Хотя мы признаем, что прямое сравнение влияния увеличения только размера электродов на радиус активации потребовало бы, чтобы электроды были изготовлены из одного и того же материала, исследование такого рода имело бы меньшую практическую значимость, поскольку такие материалы, как платина-иридий редко используются для изготовления макроэлектродов, используемых в исследованиях на животных.

В данной работе тестировался только один параметр электрической стимуляции (±1 В, 400 мкс/фаза, двухфазные прямоугольные импульсы с частотой 25 Гц). Поскольку разные популяции нейронов в гиппокампе предпочитают возбуждаться при стимуляции на разных частотах (например, Pike et al., 2000 показывает, что пирамидные клетки предпочитают более низкие частоты, в то время как интернейроны с быстрыми импульсами предпочитают более высокие частоты), мы ожидаем, что стимуляция на более высокие/более низкие частоты и напряжения будут возбуждать разные популяции и количество нейронов (Wagenaar et al., 2004). Например, исследование, проведенное в педункулопонтинном ядре в модели болезни Паркинсона у крыс с 6-гидроксидофамином (6-OHDA) с использованием иммуногистохимии c-fos, показало, что стимуляция частотой 25 Гц активирует больше нейронов по сравнению со стимуляцией частотой 130 Гц (Сарыева и др., 2011). ).

В исследованиях хронической имплантации глиальная инкапсуляция имплантированного электрода увеличивает расстояние нейронов-мишеней от имплантированного электрода (Griffith and Humphrey, 2006; Bewernick et al., 2010). Хотя мы не изучали влияние глиоза на количество активированных нейронов, мы предполагаем, что этот процесс будет вызывать устойчивое снижение активации нейронов с течением времени в исследованиях стимуляции, контролируемой напряжением, из-за увеличения импеданса интерфейса ткань-электрод (Butson et al. др., 2006). Дополнительные эмпирические исследования должны рассмотреть влияние глиальной инкапсуляции на активацию нейронов. В экспериментах с хронической имплантацией следует внимательно следить за изменениями импеданса с течением времени, а параметры стимуляции следует корректировать с учетом этого повышенного импеданса, чтобы добиться лучшего контроля над нейронной активацией, хотя это компенсируется непосредственно в подходах, контролируемых током. Использование установки электрофизиологии с обратной связью [например, NeuroRighter (Newman et al., 2012)] очень поможет в автоматизации этого процесса.

Как обсуждалось выше (см. Результаты), имплантация макроэлектрода, использованного в этом исследовании (диаметром 150 мкм), вызовет в 20,67 раз большее повреждение тканей, чем имплантация одного микроэлектрода (диаметром 33 мкм). Для человеческих DBS-электродов, диаметр которых обычно составляет 1,27 мм, это соотношение будет намного больше. Располагая микроэлектроды достаточно близко к заданной мишени, можно активировать больше нейронов, чем при использовании одного макроэлектрода, вызывая при этом меньшее повреждение тканей.

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Эта работа была поддержана Фондом CURE, NSF EFRI 1238097, Фонд Уоллеса Х. Коултера. Стипендия факультета будущего Шлюмберже поддержала Шаранью Аркота Десаи. Авторы хотели бы поблагодарить сотрудников лабораторий Поттера и Гросса за их ценные предложения.

• Бенабид А. Л., Чабардес С., Митрофанис Дж., Поллак П. (2009 г.). Глубокая стимуляция субталамического ядра головного мозга для лечения болезни Паркинсона. Ланцет Нейрол. 8 67–81 10.1016/S1474-4422(08)70291-6 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Bewernick B.H., Hurlemann R., Matusch A., Kayser S., Grubert C., Hadrysiewicz B., et al. (2010). Глубокая стимуляция мозга прилежащим ядром снижает уровень депрессии и тревоги при резистентной к лечению депрессии. Биол. Психиатрия 67 110–116 10. 1016/j.biopsych.2009.09.013 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Butson C.R., Cooper S.E., Henderson JM, Wolgamuth B., McIntyre CC (2011). Вероятностный анализ объемов активации, генерируемых при глубокой стимуляции мозга. Нейроимидж 54 2096–2104 гг. 10.1016/j.neuroimage.2010.10.059 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Butson CR, Maks CB, McIntyre CC (2006). Источники и эффекты импеданса электродов при глубокой стимуляции мозга. клин. Нейрофизиол. 117 447–454 10.1016/j.clinph.2005.10.007 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Чатурведи А., Бутсон С.Р., Лемпка С.Ф., Купер С.Е., Макинтайр С.С. (2010). Индивидуальные модели глубокой стимуляции мозга: влияние сложности полевой модели на предсказания нейронной активации. Стимуляция мозга. 3 65–67 10.1016/j.brs.2010.01.003 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Cogan SF (2008). Нейронная стимуляция и регистрирующие электроды. Год. Преподобный Биомед. англ. 10 275–309 10.1146/annurev.bioeng.10.061807.160518 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• да Силва Дж. К., Скорца Ф. А., Нейм М. Б., Кавальейро Э. А., Кукерт А. (2014). Экспрессия c-FOS после глубокой стимуляции гиппокампа у нормальных крыс. Нейромодуляция 17 213–217 10.1111/ner.12122 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Десаи С. А., Ролстон Дж. Д., Го Л., Поттер С. М. (2010). Улучшение импеданса имплантируемых микропроводных многоэлектродных массивов с помощью ультразвукового гальванического покрытия прочной платиновой черни. Фронт. Нейроинж. 3:5 10.3389/fneng.2010.00005 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Драгунов М., Фаулл Р. (1989). Использование c-fos в качестве метаболического маркера при отслеживании путей нейронов. J. Neurosci. Методы 29 261–265 10.1016/0165-0270(89)

  -7 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

• Фергюсон Дж. Э., Болдт К. , Редиш А. Д. (2009). Создание низкоимпедансных тетродов гальванопокрытием с добавками. Сенсорные приводы A Физ. 156 388–393 10.1016/j.sna.2009.10.001 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Гимса Дж., Хабель Б., Шрайбер У., Ван Ринен У., Штраус У., Гимса У. (2005). Выбор электродов для экспериментов по глубокой стимуляции мозга – электрохимические соображения. Дж. Неврологи. Методы 142 251–265 10.1016/j.jneumeth.2004.09.001 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Гринберг Б. Д., Мэлоун Д. А., Фрихс Г. М., Резай А. Р., Кубу К. С., Маллой П. Ф. и др. (2006). Трехлетние результаты глубокой стимуляции мозга при высокорезистентном обсессивно-компульсивном расстройстве. Нейропсихофармакология 31 2384–2393 гг. 10.1038/sj.npp.1301165 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Griffith R.W., Humphrey D.R. (2006). Длительный глиоз вокруг хронически имплантированных платиновых электродов в макак-резус моторная кора. Неврологи. лат. 406 81–86 10.1016/j.neulet.2006.07.018 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Grill WM (1999). Моделирование воздействия электрических полей на нервные волокна: влияние электрических свойств тканей. IEEE Trans. Биомед. англ. 46 918–928 10.1109/10.775401 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Хариз М.И. (2002). Осложнения операции глубокой стимуляции головного мозга. Мов. Беспорядок. 17 С162–С166 10.1002/мдс.10159[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Helmchen F., Denk W. (2005). Двухфотонная микроскопия глубоких тканей. Нац. Методы 2 932–940 10.1038/nmeth818 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Histed MH, Bonin V., Reid RC (2009). Прямая активация разреженных распределенных популяций корковых нейронов с помощью электрической микростимуляции. Нейрон 63 508–522 10.1016/j.neuron.2009.07.016 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Китинг Дж. Г., Герштейн Г. Л. (2002). Хронический многоэлектродный микропривод для мелких животных. Дж. Неврологи. Методы 117 201–206 10.1016/S0165-0270(02)00115-2 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Kumar R., Lozano A.M., Kim Y.J., Hutchison W.D., Sime E., Halket E., et al. (1998). Двойная слепая оценка глубокой стимуляции субталамического ядра мозга при прогрессирующей болезни Паркинсона. Неврология 51 850–855 10.1212/WNL.51.3.850 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Mayberg H. S., Lozano A. M., Voon V., McNeely H. E., Seminowicz D., Hamani C., et al. (2005). Глубокая стимуляция мозга при резистентной к лечению депрессии. Нейрон 45 651–660 10.1016/j.neuron.2005.02.014 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Mccreery D.B., Agnew W.F., Yuen T.G., Bullara L. (1990). Плотность заряда и заряд на фазу как кофакторы повреждения нервной системы, вызванного электрической стимуляцией. IEEE Trans. Биомед. англ. 37 996–1001 10. 1109/10.102812 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• McIntyre C.C., Mori S., Sherman D.L., Thakor N.V., Vitek JL (2004a). Электрическое поле и стимулирующее воздействие, создаваемое глубокой мозговой стимуляцией субталамического ядра. клин. Нейрофизиол. 115 589–595 10.1016/j.clinph.2003.10.033 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• McIntyre C.C., Savasta M., Kerkerian-Le Goff L., Vitek J.L. (2004b). Раскрытие механизма (ов) действия глубокой стимуляции мозга: активация, торможение или и то, и другое. клин. Нейрофизиол. 115 1239–1248 гг. 10.1016/j.clinph.2003.12.024 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Меррилл Д. Р., Биксон М., Джефферис Дж. Г. Р. (2005). Электростимуляция возбудимой ткани: разработка эффективных и безопасных протоколов. Дж. Неврологи. Методы 141 171–198 10.1016/j.jneumeth.2004.10.020 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Морган Дж. И., Карран Т. (1991). Взаимодействие стимул-транскрипция в нервной системе: участие индуцируемых протоонкогенов fos и jun. Год. Преподобный Нейроски . 14 421–451 10.1146/annurev.ne.14.030191.002225 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Маллен Р. Дж., Бак С. Р., Смит А. М. (1992). Neun, специфический для нейронов ядерный белок позвоночных. Развитие 116 201–211 [PubMed] [Google Scholar]
• Muller R., Bravo R., Burckhardt J., Curran T. (1984). Индукция гена и белка c- fos факторами роста предшествует активации c- myc . Природа 312 716–720 10.1038/312716a0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Newman J. P., Zeller-Townson R., Fong M. F., Arcot Desai S., Gross R. E., Potter S. M. (2012). Замкнутый цикл, многоканальные эксперименты с использованием электрофизиологической платформы нейрорайтера с открытым исходным кодом. Фронт. Нейронные схемы 6:98 10.3389/fncir.2012.00098 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Perlmutter JS, Mink JW (2006). Глубокая стимуляция мозга. Год. Преподобный Нейроски . 29 229–257 10.1146/annurev.neuro.29.051605.112824 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Пайк Ф. Г., Годдард Р. С., Саклинг Дж. М., Гантер П., Кастури Н., Полсен О. (2000). Различные частотные предпочтения различных типов нейронов гиппокампа крысы в ​​ответ на колебательные входные токи. J. Physiol. 529 205–213 10.1111/j.1469-7793.2000.00205.x [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Ролстон Дж. Д., Десаи С. А., Лакспати Н. Г., Гросс Р. Э. (2011). Электростимуляция при эпилепсии: экспериментальные подходы. Нейрохирург. клин. Н. Ам . 22 425–442 10.1016/j.nec.2011.07.010 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Ролстон Дж. Д., Гросс Р. Э., Поттер С. М. (2009). Недорогая многоэлектродная система для сбора данных, обеспечивающая обработку в режиме реального времени с обратной связью и быстрое устранение артефактов стимуляции. Фронт. Нейроинж. 2:12 10.3389/neuro. 16.012.2009 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Розман Ю., Милосев И., Женко М. (2000). Платиновые стимулирующие электроды в физиологических средах. J. Med. англ. Технол. 24 123–128 10.1080/03091
• 0135040 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Сарыева А., Накамура М., Краусс Дж. К., Швабе К. (2011). Экспрессия c-Fos после глубокой стимуляции головного мозга педункулопонтинного ядра покрышки в крысиной модели Паркинсона с 6-гидроксидофамином. J. Chem. Нейроанат. 42 210–217 10.1016/j.jchemneu.2011.08.003 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Stoney S.D., Thompson W.D., Asanuma H. ​​(1968). Возбуждение клеток пирамидного пути внутрикорковой микростимуляцией – эффективная степень раздражающего тока. J. Нейрофизиол. 31 659–669 [PubMed] [Google Scholar]
• Веласко А. Л., Веласко Ф., Веласко М., Хименес Ф., Каррильо-Руис Дж. Д., Кастро Г. (2007). Роль нейромодуляции гиппокампа в лечении труднокупируемых сложных парциальных припадков височной доли. Акта Нейрохир. Доп. 97 (часть 2) 329–332 10.1007/978-3-211-33081-4_36 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Веласко Ф., Веласко М., Веласко А. Л., Менез Д., Роча Л. (2001). Электростимуляция при эпилепсии: стимуляция очагов гиппокампа. Стереотакт. Функц. Нейрохирург. 77 223–227 10.1159/000064610 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Volkmann J., Moro E., Pahwa R. (2006). Основные алгоритмы программирования глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона. Мов. Беспорядок. 21 С284–С289 10.1002/mds.20961 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Вагенаар Д. А., Пайн Дж., Поттер С. М. (2004). Эффективные параметры для стимуляции диссоциированных культур с использованием многоэлектродных массивов. J. Neurosci. Методы 138 27–37 10.1016/j.jneumeth.2004.03.005 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Wei XF, Grill WM (2009). Анализ плоских электродов с большим периметром для эффективной нейронной стимуляции. Фронт. Нейроинж. 2:15 10.3389/neuro.16.015.2009 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Статьи Frontiers in Neuroengineering предоставлены здесь с разрешения Frontiers Media SA

основ, прогресс и проблемы – тема исследовательской работы в области материаловедения. Скачайте научную статью в формате PDF и читайте бесплатно в открытом научном центре КиберЛенинка.

Энергетика и инженерия

ОБЗОР

Литий-ионные аккумуляторы: основы, достижения и проблемы

Da Deng

Факультет химического машиностроения и материаловедения, Государственный университет Уэйна, Детройт, Мичиган 48202

Ключевые слова

Анод, катод, электролит, литий-ионные аккумуляторы , перезаряжаемый, сепаратор

Для переписки

Da Deng, факультет химического машиностроения и материаловедения, Wayne State University, Detroit, MI 48202. Тел.: 013135775940; Факс: 013135775948; Электронная почта: da. [email protected]

Информация о финансировании

Автор благодарит профессора Саймона Нг за комментарии к рукописи и Государственный университет Уэйна за поддержку.

Поступило: 22 апреля 2015 г.; Пересмотрено: 11 июля 2015 г.; Принято: 12 августа 2015 г.

Энергетика и инженерия 2015; 3(5):385-418

Abstract

Литий-ионные аккумуляторы являются двигателем цифровой электронной революции в современном мобильном обществе и используются исключительно в мобильных телефонах и портативных компьютерах. Успех коммерческих литий-ионных аккумуляторов в 1990-е годы были не одновременным достижением, а результатом интенсивных исследований и вклада многих великих ученых и инженеров. Тогда было приложено немало усилий для дальнейшего улучшения характеристик литий-ионных аккумуляторов, достигнут определенный значительный прогресс. Чтобы удовлетворить растущий спрос на накопители энергии, особенно со стороны все более популярных электромобилей, необходимы интенсивные исследования для разработки литий-ионных аккумуляторов следующего поколения с значительно улучшенными характеристиками, включая улучшенную удельную энергию и объемную плотность энергии, способность к циклированию, скорость зарядки, стабильность, и безопасность. При разработке литий-ионных аккумуляторов следующего поколения все еще существуют серьезные проблемы. Новые концепции аккумуляторов должны быть доработаны, чтобы в будущем выйти за рамки литий-ионных аккумуляторов. В этом учебном обзоре основное внимание уделяется представлению основных концепций, освещению недавнего прогресса и обсуждению проблем, связанных с литий-ионными батареями. Также приводится краткое обсуждение широко изучаемых «вне литий-ионных» аккумуляторов.

doi: 10.1002/ese3.95

Введение

Литий-ионные аккумуляторы, как одни из самых современных перезаряжаемых аккумуляторов, в последние несколько десятилетий привлекают большое внимание. В настоящее время они являются доминирующими мобильными источниками питания для портативных электронных устройств, используемых исключительно в сотовых телефонах и портативных компьютерах [1]. Литий-ионные аккумуляторы считаются источником революции в области персональной цифровой электроники, начавшейся примерно два десятилетия назад, примерно в то же время, когда литий-ионные аккумуляторы были коммерциализированы. Как уже можно было заметить из своей повседневной жизни, растущая функциональность мобильной электроники всегда требует более качественных литий-ионных аккумуляторов. Например, реже заряжать сотовый телефон с расширенными функциями, так как текущий телефон улучшит качество жизни. Еще одним важным расширяющимся рынком для литий-ионных аккумуляторов являются электрические и гибридные автомобили, для которых требуются литий-ионные аккумуляторы следующего поколения, обладающие не только высокой мощностью, большой емкостью, высокой скоростью зарядки и длительным сроком службы, но также значительно улучшенными характеристиками безопасности и низкой стоимостью. . В США администрация Обамы поставила очень

Амбициозная цель: к 2015 году на дорогах будет один миллион подключаемых гибридных автомобилей. Аналогичные планы существуют и в отношении продвижения электромобилей и гибридных автомобилей. В журнале Foreign Policy даже была опубликована статья под названием «Большая гонка аккумуляторов», чтобы подчеркнуть интерес во всем мире к литий-ионным аккумуляторам [2].

Спрос на литий-ионные аккумуляторы быстро растет, особенно в связи со спросом на электромобили (рис. 1). Ожидается, что для удовлетворения потребностей потребителей и электромобилей потребуется около 100 ГВт-часов литий-ионных аккумуляторов, а к 2018 году на долю последних придется около 50% продаж литий-ионных аккумуляторов [3]. Кроме того, литий-ионные батареи также будут использоваться для буферизации прерывистого и неустойчивого снабжения экологически чистой энергией из возобновляемых источников, таких как солнечная энергия и ветер, чтобы сгладить разницу между спросом и предложением энергии. Например, дополнительную солнечную энергию, выработанную в дневное время, можно хранить в литий-ионных батареях, которые будут поставлять энергию ночью, когда солнечный свет недоступен. Крупномасштабные литий-ионные батареи для применения в сети потребуют производства батарей следующего поколения по низкой цене.

© 2015 Автор. Energy Science & Engineering, опубликованная Обществом химической промышленности и John Wiley & Sons Ltd. Это статья в открытом доступе в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа правильно процитировано.

Рис. 1. Спрос на литий-ионные аккумуляторы за два десятилетия. Воспроизведено с разрешения [3].

Еще один важный аспект литий-ионных аккумуляторов связан с их безопасностью. Недавний пожар на двух самолетах Boeing 787 Dreamliner, связанный с литий-ионными аккумуляторами, еще раз подчеркивает критическую важность безопасности аккумуляторов [4, 5]. Это вызовет новую волну обширных исследований и разработок для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов, помимо стремления к высокой плотности энергии. В этом учебном обзоре я постараюсь не давать исчерпывающего охвата из-за ограниченного объема работ, а вместо этого расскажу об основах, прогрессе и проблемах, связанных с литий-ионными батареями.

Литий-ионные аккумуляторы значительно превосходят другие коммерческие перезаряжаемые аккумуляторы с точки зрения гравиметрической и объемной энергии. На рис. 2 сравниваются плотности энергии различных коммерческих перезаряжаемых аккумуляторов, что ясно показывает превосходство литий-ионных аккумуляторов по сравнению с другими аккумуляторами [6]. Хотя литий-металлические батареи имеют даже более высокую теоретическую плотность энергии, чем литий-ионные батареи, их плохая способность к перезарядке и склонность к неправильному использованию, ведущему к возгоранию или взрыву, являются известными недостатками. Я ожидаю, что литий-металлические батареи на основе твердотельных электролитов с повышенной безопасностью будут выпущены на рынок в следующем десятилетии. В последнее время литий-воздушные и литий-серные батареи снова вызывают большой интерес, хотя эти концепции предлагались уже некоторое время. Обнадеживающий прогресс был достигнут в отношении литий-воздушных и литий-серных батарей, но может потребоваться еще два десятилетия, чтобы полностью разработать эти технологии для достижения надежных характеристик, которые будут сопоставимы с литий-ионными батареями. Ожидается, что литий-ионные батареи по-прежнему будут доминировать на рынке перезаряжаемых батарей, по крайней мере, в течение следующего десятилетия, благодаря преимуществам, которые они предлагают. Литий-ионные аккумуляторы имеют гибкую конструкцию. Они могут быть сформированы в самые разные 9Свинец-V/ \ lacid J r Меньший вес

50 100 150

Плотность энергии (Втч/кг)

Рисунок 2. Сравнение плотности энергии и удельной энергии различных аккумуляторных батарей. Воспроизведено с разрешения [6].

форм и размеров, чтобы эффективно разместить доступное пространство в устройствах, которые они питают. Литий-ионные аккумуляторы не имеют проблемы с эффектом памяти, в отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы имеют напряжение почти в три раза выше, чем у типичных никелевых аккумуляторов. Высокое напряжение одного элемента уменьшит количество элементов, необходимых в аккумуляторном модуле или блоке с заданным выходным напряжением, и уменьшит потребность в соответствующем оборудовании, что может повысить надежность и снизить вес аккумуляторного модуля или блока за счет уменьшения количества деталей. Скорость саморазряда у литий-ионных аккумуляторов очень низкая – типичный показатель составляет <5% в месяц, что очень выгодно по сравнению с 20-30% аккумуляторов на основе никеля.

Было бы интересно вкратце рассказать об истории развития литий-ионных аккумуляторов. О первых перезаряжаемых литий-ионных батареях с катодом из слоистого TiS2 и анодом из металлического Li сообщил Уиттингем во время работы в Exxon в 1976 г. [7]. Exxon впоследствии пыталась коммерциализировать литий-ионные батареи, но не добилась успеха из-за проблем с образованием литиевых дендритов и короткого замыкания при длительном циклировании и соображений безопасности [2]. Также в 1976 г. Безенхард предложил обратимо интеркалировать ионы Li+ в графит и оксиды в качестве анодов и катодов соответственно [8, 9].]. В 1981 году Гуденаф впервые предложил использовать слоистый LiCoO2 в качестве катодных материалов для высоких энергий и высокого напряжения. Интересно, что первоначально слоистый LiCoO2 не привлекал особого внимания [10]. В 1983 г. Goodenough также определил марганцевую шпинель как недорогой катодный материал [11]. Однако отсутствие безопасных анодных материалов ограничивало применение слоистых оксидных катодов LiMO2 (M = Ni, Co) в литий-ионных аккумуляторах. Было обнаружено Безенхардом [8], Язами [12] и Басу [13], что графит, также имеющий слоистую структуру, может быть хорошим кандидатом для обратимого хранения Li путем интеркаляции/деинтеркаляции в конце 19 века.70-х и начала 1980-х годов. В 1987 г. Йохсино и соавт. [14]. подали заявку на патент и построили прототип ячейки с углеродистым анодом и разряженным LiCoO2 в качестве катода (рис. 3). И угольный анод, и катод LiCoO2 стабильны на воздухе, что очень выгодно с точки зрения проектирования и производства. Эта конструкция батареи позволила создать

. -сетки СУС, 5-выводы внешних электродов, 6-корпус, 7-сепаратор, 8-электролит. Воспроизведено с разрешения [14].

крупносерийное производство литий-ионных аккумуляторов в начале 1990-х гг.

Следует отметить, что Йохсион также провел первое испытание на безопасность литий-ионных аккумуляторов, чтобы продемонстрировать их повышенные характеристики безопасности без воспламенения, бросив железный кусок на элементы аккумулятора, в отличие от металлических литиевых аккумуляторов, которые вызвали пожар [3] . Успех Yohsino широко считается началом современных коммерческих литий-ионных аккумуляторов. Со временем Sony, доминирующий в то время производитель персональных электронных устройств, таких как Walkman, в 1919 году выпустила на рынок литий-ионные аккумуляторы.91. Это был колоссальный успех, поддержавший революцию в области персональной мобильной электроники. В знак признания их новаторского вклада в разработку литий-ионных аккумуляторов Goodenough, Yazami и Yoshino были награждены медалью IEEE 2012 года за технологии защиты окружающей среды и безопасности. Япония по-прежнему лидирует по доле мирового рынка литий-ионных аккумуляторов, занимая 57% мирового рынка в 2010 году. За последние два десятилетия наблюдается заметный прогресс в разработке литий-ионных аккумуляторов, особенно внедрение недорогого катода LiFePO4. Гуденаф в 1996 и анода большой емкости из C-Sn-Co от Sony в 2005 году. Недавняя разработка анода большой емкости на основе наноструктурированного кремния (теоретическая удельная емкость 4200 мАч/г) также заслуживает внимания [15-17]. В 1990-х годах Дан и его коллеги первыми исследовали композиты C/Si, полученные пиролизом кремнийсодержащих полимеров, в качестве многообещающих кандидатов в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов [18-21]. В 2008 г. Cui и его коллеги [15] сообщили о потенциальном применении нанопроводов Si для литий-ионных аккумуляторов. Денг и др. [22-25] исследовали ряд материалов отрицательного электрода на основе олова с различным составом и структурой для достижения улучшенных электрохимических характеристик. Денг и др. недавно также изучались наноструктуры на основе оксидов железа и меди, которые можно было бы использовать в качестве потенциальных альтернатив углерода с гораздо большей емкостью, чем у графита [26, 27]. За последние несколько лет опубликовано большое количество отличных научных работ, в которых достигнут впечатляющий прогресс. Будущие исследования должны быть сосредоточены на полной оценке элементов и стандартизации процедур тестирования аккумуляторов.

Основы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор состоит из соединенных основных литий-ионных элементов параллельно (для увеличения тока), последовательно (для увеличения напряжения) или в комбинированных конфигурациях. В модуль можно интегрировать несколько аккумуляторных элементов. Несколько модулей могут быть интегрированы в аккумуляторную батарею. Например, аккумуляторная батарея мощностью 85 кВтч в типичном автомобиле Tesla содержит 7104 элемента. Как правило, базовый литий-ионный элемент состоит из катода (положительного электрода) и анода (отрицательного электрода), которые находятся в контакте с электролитом, содержащим ионы лития.

электроды изолированы друг от друга сепаратором, обычно микропористой полимерной мембраной, которая позволяет обмениваться ионами лития между двумя электродами, но не электронами. В дополнение к жидкому электролиту также исследовались полимеры, гели и керамические электролиты для применения в литий-ионных батареях. На рис. 4 показан основной принцип работы типичного литий-ионного аккумулятора. Базовая конструкция литий-ионных аккумуляторов сегодня все еще такая же, как и у тех аккумуляторов, которые Sony коммерциализировала два десятилетия назад, хотя были исследованы различные виды электродных материалов, электролита и сепараторов.

Коммерческие элементы обычно собираются в разряженном состоянии. Разряженные материалы катода (например, LiCoO2, LiFePO4) и материалы анода (например, углерод) стабильны в атмосфере и с ними легко обращаться в промышленных условиях. Йосино внес значительный вклад в коммерческое производство литий-ионных аккумуляторов, впервые использовав материалы разряженных электродов в полных элементах. Во время процесса зарядки два электрода подключаются к внешнему источнику электропитания. Электроны вынуждены высвобождаться на катоде и перемещаться наружу к аноду. Одновременно ионы лития движутся в том же направлении, но внутри, от катода к аноду через электролит. Таким образом, внешняя энергия электрохимически накапливается в батарее 9.0013

Рисунок 4. Иллюстрация, показывающая основные компоненты и принцип работы литий-ионного аккумулятора. Воспроизведено с разрешения [1].

в виде химической энергии в материалах анода и катода с различным химическим потенциалом. В процессе разрядки происходит обратное: электроны перемещаются от анода к катоду через внешнюю нагрузку, совершая работу, а ионы лития перемещаются от анода к катоду в электролите. Это также известно как механизм «челночного кресла», когда ионы лития перемещаются между анодом и катодом во время циклов заряда и разряда.

Электрохимические реакции на двух электродах высвобождают запасенную химическую энергию [1]. Общее изменение свободной энергии Гиббса в результате электрохимических реакций на двух электродах определяется выбранными электродными материалами. Учитывая общую электрохимическую реакцию и переданные заряды, можно оценить теоретическое напряжение ячейки (AE = -AG/nF). Производительность литий-ионных аккумуляторов можно оценить по ряду параметров, таких как удельная энергия, объемная энергия, удельная емкость, цикличность, безопасность, устойчивость к неправильному использованию и скорость разрядки/зарядки. Удельная энергия (Втч/кг) измеряет количество энергии, которое может быть сохранено и высвобождено на единицу массы батареи. Его можно получить, умножив удельную емкость (Ач/кг) на рабочее напряжение батареи (В). Удельная емкость измеряет количество заряда, которое может быть обратимо сохранено на единицу массы. Он тесно связан с количеством электронов, высвобождаемых в результате электрохимических реакций, и атомным весом хозяина. Цикличность измеряет обратимость Li-i в процессах вставки и извлечения с точки зрения количества циклов зарядки и разрядки, прежде чем батарея значительно потеряет энергию или больше не сможет поддерживать работу устройства, которое она питает. На практике на срок службы литий-ионных аккумуляторов влияют глубина разряда (DOD) и состояние заряда (SOC), а также рабочая температура в дополнение к химическому составу аккумулятора. Срок службы увеличивается за счет неглубоких циклов DOD и меньшего колебания SOC, а также за счет предотвращения повышения температуры. Образование дендритов лития на графитовом аноде может происходить при низкотемпературном заряде, чего следует избегать. Требования безопасности очень высоки для литий-ионных аккумуляторов с несколькими ячейками. Системы управления батареями (BMS) обычно используются в элементах/блоках/модулях батарей для предотвращения любого возможного теплового разгона. Например, в случае отказа элемента батареи внутри аккумуляторного блока BMS может обнаружить и изолировать конкретный элемент.

Устойчивость к неправильному использованию является критическим требованием для практического применения литий-ионных аккумуляторов, особенно в электромобилях. Как правило, механические, термические и электрические испытания проводятся на прототипах для оценки стойкости аккумуляторов к неблагоприятным воздействиям. Оценка механического воздействия включает испытания на механический удар и падение, переворачивание, проникновение гвоздя и погружение в воду. Оценка теплового воздействия включает в себя испытания на тепловое излучение, термическую стабильность, перегрев и экстремально низкие температуры. Оценка электрических нарушений включает испытания на короткое замыкание, перезарядку, переразрядку и воздействие переменного тока. Злоупотребляют толерантностью 9Испытания 0013

чрезвычайно важны для их применения в электромобилях, поскольку ожидается, что электромобили будут конкурировать с существующими автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, которые хорошо работают в суровых условиях. Скорость заряда или разряда измеряет, насколько быстро батарея может заряжаться и разряжаться, обычно называемая C-скоростью. При 1 C батарея полностью разряжается, высвобождая максимальную емкость за 1 час. Обычные литий-ионные аккумуляторы с углеродистыми анодами, используемые в персональных мобильных устройствах, возвращаются в полностью заряженное состояние за 1-4 часа. Для полной зарядки литий-ионных аккумуляторов, используемых в электромобилях, может потребоваться еще больше времени, например, в течение ночи, хотя их можно быстро зарядить до определенного низкого SOC при высоком токе с помощью специальных зарядных устройств. Одним из активных направлений исследований в сообществе литий-ионных аккумуляторов является повышение производительности, чтобы можно было значительно сократить время, затрачиваемое на зарядку аккумулятора, что особенно важно для принятия рынком электромобилей [28]. 9LiC,

Теоретическая удельная емкость (мА·ч/г) анодного графита может быть оценена следующим образом: = 372 мАч/г

, где x — число электронов, переданных в реакции (1), F = 96485 Кл/моль — постоянная Фарадея, n — количество молей выбранного электроактивного компонента, участвующих в реакции, а M — молекулярная масса того же электроактивного компонента.

Катодная реакция для LiCoO2 с 0,5 в качестве практического числа переданных электронов составляет 90,5Li+ + 0,5e- + Li05CoO2

Теоретическая удельная емкость может быть оценена аналогично

C ecific = xF/nM = 0,5 X(96485 C/моль)/1 x(98 г/моль)

= 137 мАч/ g

На практике для оценки удельной емкости элемента литий-ионной батареи необходимо учитывать не только интеграцию материалов катода и анода, но и другие важные компоненты, такие как связующие вещества, усилители проводимости, сепараторы, электролит. , токоприемники, корпус, вкладки, а также системы управления батареями (BMS). Таким образом, практическая плотность энергии всегда меньше, чем оценка, основанная на химическом составе батареи.

Прогресс в области литий-ионных аккумуляторов

С момента коммерциализации литий-ионных аккумуляторов компанией Sony, литий-ионные аккумуляторы широко привлекают внимание во всем мире [6, 29-32]. В последние два десятилетия мировое производство литий-ионных аккумуляторов постоянно растет, особенно в связи с популярностью персональных мобильных электронных устройств, таких как мобильные телефоны и персональные компьютеры, а также электромобилей. Хотя литий-ионные аккумуляторы пользуются большим коммерческим успехом, у них все же есть заметные недостатки. (1) Стоимость литий-ионных аккумуляторов в пересчете на единицу накопленной энергии (долл. США/кВтч) по-прежнему очень высока, хотя за последние два десятилетия цена снижалась. Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей могут стоить около 600 долларов за кВтч, и ожидается, что к 2020 году стоимость может снизиться примерно до 200 долларов за кВтч. В отличие от этого, средняя розничная цена электроэнергии для потребителей составляет около 0,1 доллара. /кВтч в 2014 году по данным Управления энергетической информации США. (2) Характеристики литий-ионных аккумуляторов ухудшаются при высокой температуре. (3) В то же время быстрая зарядка при низкой температуре может быть небезопасной. Поэтому обычно используются защитные схемы, чтобы избежать перезаряда и теплового разгона. Тем не менее, защитные схемы могут увеличивать нагрузку и снижать плотность энергии всей батареи. (4) Другим недостатком является возможность утечки и возгорания при раздавливании, что требует критического повышения безопасности. Недавние случаи возгорания литий-ионных аккумуляторов из-за их раздавливания металлическими предметами в многообещающих автомобилях Tesla Model S подчеркивают важность безопасности аккумуляторов. Поэтому продолжаются активные исследования во всех аспектах аккумуляторов, от анода, катода, сепаратора, электролита, безопасности, термоконтроля, упаковки до конструкции элемента и управления аккумулятором. Выбранные материалы электродов имеют решающее значение для характеристик литий-ионных аккумуляторов, поскольку они обычно определяют напряжение, емкость и циклируемость элемента. Существует ряд потенциальных альтернативных электродных материалов для замены анодов на основе углерода и катодов на основе LiCoO2 (рис. 5). Композитные сплавы, материалы на основе Si, Sn и материалы на основе 3d-оксидов металлов имеют относительно более высокие удельные емкости, чем графит. Однако они страдают от сильного объемного расширения в процессе литирования, что вызывает разрушение исходной структуры при извлечении лития, что приводит к плохому электрическому контакту между частицами и токосъемниками и плохим характеристикам при циклировании. Металлический литий имеет проблемы с образованием дендритов и небезопасен в качестве анода, что объясняет неудачную коммерциализацию литий-ионных аккумуляторов Exxon в 70-х годах. Учитывая высокую способность металлического лития в качестве анода, он все еще должен быть достоин дальнейшего изучения, и исследования должны быть сосредоточены на решении проблем образования дендритов. Что касается катодных материалов, то был исследован ряд слоистых и шпинельных материалов на основе Co, Mn, Ni (в основном

Рис. 5. Напряжение в зависимости от емкости материалов положительного и отрицательного электродов, которые в настоящее время используются или рассматриваются для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Воспроизведено с разрешения [6].

сосредоточены в левом верхнем углу рис. 5). В последнее время большое внимание уделяется полианионным компонентам, таким как LiFePO4 и LiMnPO4. Основные требования к катодным материалам — высокая свободная энергия реакции с литием, включение больших количеств лития и нерастворимость в электролитах. Хотя были предложены различные многообещающие электродные материалы, низкая диффузия ионов лития, плохая электронная проводимость и высокая стоимость ограничивают их практическое применение.

Для решения проблем, связанных с альтернативными материалами электродов, в последнее время предпринимаются попытки использовать наноструктурированные материалы для литий-ионных аккумуляторов. Обычно считается, что настраиваемые свойства этих литий-активных материалов по размеру и форме в наномасштабе могут предложить дополнительные параметры для дальнейшей оптимизации их электрохимических характеристик [29-31, 33]. Удивительные свойства наноматериалов, связанные с размером и формой, открывают новые возможности для потенциального прорыва в разработке литий-ионных материалов следующего поколения. Наноструктурированные электродные материалы могут иметь различные преимущества, недоступные обычным объемным материалам, и считаются предпочтительным материалом для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения [1, 34-46]. Однако наноматериалы приносят с собой новые проблемы, которые будут обсуждаться ниже. В этом учебном обзоре я попытаюсь представить введение в четыре аспекта литий-ионных аккумуляторов, включая катодные материалы, анодные материалы, электролит и сепараторы, с акцентом на достигнутый прогресс и проблемы, с которыми пришлось столкнуться в этих областях. Управление батареями, мониторинг, оптимизация и интеграция ячеек выходят за рамки этого обзора.

Катодные материалы

Существует ряд кандидатов, которые исследовались в качестве катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Катодные материалы

можно разделить на категории в зависимости от напряжения по сравнению с литием. Обычно: 2-вольтовые катодные материалы представляют собой TiS2 и MoS2 с двумерной слоистой структурой; Катодные материалы на 3 В – MnO2 и V2O5; Катодные материалы на 4 В – LiCoO2, LiNiO2 с 2-D слоистой структурой и 3-D шпинель LiMn2O4 и оливин LiFePO4; 5-вольтовые катодные материалы представляют собой оливин LiMnPO4, LiCoPO4 и шпинель Li2MxMn4-xO8 (M = Fe, Co) с трехмерной структурой. Как правило, желательно высокое напряжение на катоде, поскольку накопленная энергия пропорциональна рабочему напряжению элемента. Однако при выборе высоковольтных катодных материалов необходимо учитывать стабильность электролита.

В настоящее время LiCoO2 и LiFePO4 наиболее широко используются в коммерческих литий-ионных батареях из-за их хорошего срока службы (> 500 циклов). LiCoO2 легко производить в больших масштабах, и он стабилен на воздухе. Его практическая емкость составляет ~140 мАч/г, а теоретическая — 274 мАч/г при полной зарядке. Помимо низкой практической емкости, другими заметными недостатками LiCoO2 являются их высокая стоимость материала и токсичность кобальта. С другой стороны, катодные материалы на основе LiFePO4 в последнее десятилетие привлекают большое внимание из-за их низкой стоимости и незначительного воздействия на окружающую среду. По сравнению с LiCoO2, LiFePO4 также предлагает ряд преимуществ, таких как стабильность, превосходный срок службы и устойчивость к температуре (от -20 до 70°C). Однако у LiFePO4 есть проблема плохой электронной и ионной проводимости при 10-10 См/см и 10-8 см2/сек соответственно, а также относительно низкая емкость [47]. Другая проблема — одномерные каналы диффузии ионов лития, которые легко блокируются дефектами и примесями. Моделирование и расчет показывают, что наименьшая энергия миграции ионов лития приходится на каналы вдоль направления [010] (рис. 6) [48]. Это также предполагает, что константа диффузии зависит от размера частиц, при этом диффузия в объеме происходит намного медленнее, чем в наномасштабе. Таким образом, LiFePO4 в наномасштабе был изучен и использован в литий-ионных батареях.

Рис. 6. (A) Кристаллическая структура LiFePO4, иллюстрирующая одномерные диффузионные каналы Li+ вдоль направления [010]; (B) Иллюстрация диффузии Li+, затрудненной неподвижными точечными дефектами в каналах. Воспроизведено с разрешения [48].

Рис. 7. Сравнение электропроводности при различных температурах с различным легированием катионами для оливинов стехиометрии Li1-xMxFePO4. по сравнению с нелегированным LiFePO4. Воспроизведено с разрешения [47].

Для увеличения электронной и ионной проводимости LiFePO4 разработаны две общие стратегии, а именно легирование ионами и покрытие углеродом [47, 49]. Чанг и др. сообщили, что электронная проводимость LiFePO4 может быть увеличена

в 108 раз путем легирования катионами (рис. 7). Легированный LiFePO4 стехиометрии Li1-xMxFePO4 (M = Mg, Ti, Zr, Nb) может обеспечить значительную емкость с небольшой поляризацией при скоростях до 6 А/г [47]. С помощью структурного и электрохимического анализа

было установлено, что легирование может уменьшить щель смесимости лития, увеличить кинетику фазового превращения при циклировании и расширить каналы диффузии Li в структуре [49].]. Комбинация легирования и наноразмера позволила производить мощные литий-ионные аккумуляторы на основе LiFePO4. Фактически, начинающая компания A123 приняла стратегию легирования, чтобы использовать LiFePO4 в качестве катодных материалов для создания передовых литий-ионных аккумуляторов с высокой мощностью, и поначалу добилась очень успеха и быстро открыла несколько производственных предприятий по всему миру.

Недавно Канг и его коллеги [50] сообщили, что нанокристаллический LiFe1-xSnxPO4 (0 < x < 0,07) может быть синтезирован с использованием Sn в качестве легирующей примеси с помощью золь-гель метода на неорганической основе (рис. 8). Они заметили, что при синергетических эффектах между компенсацией заряда и искажением кристалла электропроводность сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением количества легирования Sn при тестировании с различными скоростями. Их исследование показало, что количество легирования около 3 мольных % обеспечивает наибольшую емкость при всех скоростях, связанных с высокой электропроводностью и высокой скоростью диффузии ионов лития. Было бы интересно дополнительно понять механизм изменения удельной емкости в зависимости от количества Sn, легированного в LiFePO4, и почему оптимальным значением является 3% мол. 9[51]. При оценке при температуре 10°C емкость LiFe09M01PO4 для (M = Ni, Co, Mg) может поддерживаться на уровне 80-90 мАч/г с сохранением емкости 95% после 100 циклов. Без легирования можно сохранить только 70% емкости. Улучшенные характеристики скорости и циклируемость объясняются повышенной проводимостью и хорошей подвижностью ионов Li+ в легированном электроде. В дополнение к легированию Fe-сайтов Седер сообщил об интересной стратегии, разработав LiFePO4 нестехиометрического состава (например, LiFe1_2yP1_yO4_8) в качестве катодных материалов для достижения высокой объемной подвижности лития [28]. Порядок материалов 9Подготовка 0013

была впечатляюще простой, что позволяет предположить, что процесс может быть легко осуществлен в производственном процессе. Прекурсоры Li2CO3, FeC2O4.2h3O и Nh5h3PO4 в расчетных количествах измельчали ​​в шаровых мельницах и нагревали до 350°С в течение 10 ч, а затем нагревали при 600°С в течение 10 ч в атмосфере аргона. Размер свежеприготовленных наночастиц составляет около 50 нм с толщиной плохо закристаллизованного слоя <5 нм (рис. 9С). Считалось, что такой двухстадийный нагрев обеспечивает подходящие условия для построения поверхностной фазы стеклообразного фосфата лития, содержащей Fe3+, с быстрой ионной проводимостью. Исключительно высокая производительность (рис. 9A и B) объясняется комбинацией наночастиц небольшого размера и оптимального покрытия с хорошей проводимостью ионов лития. Было подсчитано, что полная разрядка батареи может быть достигнута за 10-20 секунд. Испытания с очень высокой скоростью проводились с 65 мас.% углерода в качестве усилителя проводимости [28]. С другой стороны, сверхбыстрая скорость зарядки может потребовать чрезвычайно высокого тока до 900 А для практического применения, что не рекомендуется из соображений безопасности [52]. Как и в случае с другими аккумуляторами с быстрой зарядкой, предстоит еще проделать большую работу по решению вопросов безопасности и тепловыделения.

В дополнение к легированию, другая стратегия покрытия LiFePO4 углеродом также продемонстрировала улучшение электрохимических характеристик LiFePO4 в качестве катода для литий-ионных аккумуляторов [53]. Фактически, с помощью очень простой процедуры диспергирования наночастиц LiFePO4 в нанопористой углеродной матрице Го и его коллеги [54] продемонстрировали, что катод на основе LiFePO4 может достигать как высокой мощности, так и высокой энергии. Улучшенные электрохимические характеристики можно объяснить наличием проводящей трехмерной наносети в углеродной матрице, которая способствует миграции ионов лития и электронов и достигает каждой частицы LiFePO4, обеспечивая полное использование активных материалов. Нанопористая углеродная матрица может служить контейнером для электролита для высокоскоростной работы, а также использоваться для поддержки других активных материалов (рис. 10)

Рис. 8. (A) ПЭМ-изображение наночастиц LiFe1_xSnxPO4 (0 < x < 0,07), на вставке показано ПЭМ-изображение высокого разрешения. (B) Способность образцов LiFe1-xSnxPO4 (0 < x < 0,07) в зависимости от количества легирования олова и скорости тока (C-скорость). Воспроизведено с разрешения [50].

Рис. 9. (A) Способность к скорости разряда и (B) сохранение емкости для LiFe0 9P0 g5O4_S, приготовленного путем нагревания при 600°C в атмосфере аргона; (C) СЭМ (вверху) и ПЭМ (внизу) изображения, показывающие размер частиц ~ 50 нм и плохо кристаллизованный слой толщиной менее 5 нм на краю частицы соответственно. Воспроизведено с разрешения [28].

Рис. 10. (A) Профили первых 15 циклов гальваностатического заряда/разряда, испытанные при скорости C/9 композита наночастиц LiFePO4 в нанопористой углеродной матрице; (B) Схематическая иллюстрация нанопористой углеродной матрицы LiFePO4 @ для хранения Li. Воспроизведено с разрешения [54].

[54]. Также интересно отметить, что процедура приготовления с использованием золь-гель метода с последующей твердофазной реакцией очень проста и может быть использована в будущем для производства в промышленных масштабах.

Амин и др. исследовали покрытие LiFePO4 углеродом методом осаждения из паровой фазы для улучшения производительности литий-ионных аккумуляторов. Углеродное покрытие получали разложением пропилена, уравновешенного азотом, в предварительно нагретой до 700°C печи, содержащей оливиновый материал

[55]. Процесс нанесения покрытия считается недорогим методом нанесения покрытия, который может подойти для массового производства. Интересно, что на

поверхности частиц оливина образовалось несколько монослоев углеродной пленки, а углерод также отложился внутри пор частиц. При содержании углерода всего в 3,4 мас. % можно было бы достичь впечатляющих циклических характеристик в течение 70 циклов без снижения емкости ни при комнатной температуре, ни при 37°C (рис. 11). Особенно интересно отметить, что без добавления сажи в качестве усилителя проводимости, типичного для LiFePO4, они могут достигать удельной емкости 140 и 150 мАч/г при испытаниях при комнатной температуре и при 37°C соответственно. Улучшение характеристик было связано с сеткой углеродной пленки на поверхности оливина, а также в порах частиц. Наличие карбоновой пленки резко

60 90 120 Емкость (мАч/г)

150 180

3а 40 50 Номер цикла

Рис. 11. (А) Профили заряда/разряда оливина LiFePO4 с углеродным покрытием; (B) Циклические характеристики оливина с углеродным покрытием, протестированные при комнатной температуре и 37°C в течение 80 циклов заряда и разряда. Воспроизведено с разрешения [55].

улучшил общую проводимость электродов. Считается, что C-LiFePO4 может быть очень перспективным для замены этих токсичных катодов на основе оксидов переходных металлов.

В дополнение к углеродному покрытию были исследованы и другие усилители проводимости для улучшения проводимости LiFePO4. Чанг и его коллеги [56] исследовали приготовление тонких пленок LiFePO4 с равномерно диспергированным высокопроводящим серебром для улучшения проводимости LiFePO4 (рис. 12). С небольшой долей диспергированного серебра всего 1,37 мас.% были достигнуты превосходные электрохимические характеристики с точки зрения удельной емкости, циклируемости и высокой скорости заряда-разряда. Подготовка

Процедура получения этого однородно диспергированного серебра в тонких пленках LiFePO4 была удивительно простой. Для осаждения LiFePO4-Ag на подложку Si/SiO2/Ti/Pt применяли импульсное лазерное осаждение с использованием лазерного луча 248 нм при температуре подложки 600°C. Проводимость свежеприготовленной тонкой пленки LiFePO4-Ag составляет 1,29 x 10-3 См/см, что значительно выше, чем у чистой пленки LiFePO4 (0,25 x 10-9 См/см). Улучшенная проводимость помогла достичь впечатляющих электрохимических характеристик с точки зрения удельной емкости, циклируемости и скорости зарядки [56]. Активные материалы на основе тонких пленок, нанесенные на подложку из кремния, позволяют предположить, что литий-ионный аккумулятор, который в конечном итоге будет разработан в батареях, будет

Рис. 12. СЭМ-изображения плоской проекции тонкой пленки LiFePO4-Ag после осаждения при малом (A) и большом (B) увеличении. (C) СЭМ-изображение поперечного сечения типичной пленки LiFePO4-Ag, нанесенной на подложку с покрытием. (D) СЭМ-изображение поперечного сечения толстой тонкой пленки LiFePO4-Ag (1,4 мкм) со временем осаждения PLD 4 часа, показывающее пленку, отслоившуюся от подложки из-за большого напряжения толстой пленки на подложке. Воспроизведено с разрешения [56].

для определенных нишевых приложений, таких как микромасштабные батареи, но не для мобильной электроники или электромобилей. С другой стороны, анализ тонких пленок всегда полезен для выявления определенных фундаментальных электрохимических механизмов. Понимание и полученные результаты могут быть использованы для разработки лучших катодных материалов помимо тонких пленок.

Несмотря на то, что было продемонстрировано, что LiFePO4 демонстрирует огромный потенциал для замены традиционного LiCoO2 в качестве безопасного катодного материала в литий-ионных батареях, проблемы все еще остаются. Относительно умеренная удельная емкость или энергия (по массе) LiFePO4, связанная с его химическим составом, не дает больших возможностей для дальнейшего улучшения. С другой стороны, его производительность или мощность могут быть дополнительно увеличены за счет введения наноразмерных структур. Однако введение наноразмерного LiFePO4 связано с двумя проблемами, а именно с низкой объемной плотностью наноматериалов и сложностью получения наноразмерного LiFePO4 по низкой цене. Проблема низкой плотности упаковки наноразмерного LiFePO4 затрудняет производство батарей с высокой плотностью энергии (по объему). Учитывая, что поведение поверхности раздела между LiFePO4 и электролитом играет решающую роль в электрохимических характеристиках, что еще более важно в наномасштабе, крайне важно получить более глубокое понимание вовлеченных явлений на границе раздела. Исследования in situ для мониторинга границы раздела во время процесса заряда-разряда могут выявить фундаментальные механизмы, участвующие в межфазных электрохимических реакциях. Такое понимание поможет разработать лучшее покрытие для LiFePO4 и добиться лучших показателей скорости и цикличности. Дальнейшие исследования для решения этих проблем повысят их электрохимические характеристики и окажут большое влияние на накопление энергии.

Дополнительно к слоистым соединениям LiMO2 (например, LiCoO2) и соединениям оливина LiMPO4 (M = Fe, Mn, Ni, Co или комбинации, например, LiMn1-xFexPO4), обсуждаемым выше, 5-вольтовым катодным материалам оливина LiMnPO4, LiCoPO4 и шпинели Li2MxMn4-xO8 (M = Fe, Co, Ni) также активно изучаются. Катодные материалы высокого напряжения могут помочь увеличить плотность энергии, но требуют альтернативного стабильного электролита вместо обычного электролита. Другое семейство новых полианионных катодов — это Li2MSiO4 (M = Mn, Fe, Co, Ni, например, Li2MnSiO4), который может обеспечить гораздо большую емкость — 330 мАч/г. Препятствиями для использования этих высокоемких Li2MSiO4 (рис. 13) являются их плохая электронная проводимость, низкая скорость и быстрое исчезновение емкости при циклировании [58].

Еще один заметный прогресс был достигнут недавно группой из Аргоннской национальной лаборатории на основе инновационно разработанных микрочастиц слоистого литий-никель-кобальт-марганца (со средним составом Li[Ni068Co018Mn018]O2) [59]. Катодные материалы уникальны тем, что микрочастицы имеют градиент концентрации, где ядро ​​богато Ni, а внешний слой богат Mn с уменьшением концентрации Ni и

увеличением концентраций Mn и Co на поверхности (рис. 14). ). Массивная сердцевина катода с высоким содержанием никеля обеспечивает высокую емкость. Внешний слой и поверхность с градиентом концентрации улучшают термическую стабильность. Катодные материалы продемонстрировали впечатляющую высокую обратимую емкость 209мАч/г и хорошие характеристики безопасности. Следует отметить, что процедура приготовления материалов, основанная на соосаждении в водном растворе с последующим прокаливанием при 780°С, очень проста и масштабируема, что подходит для производства в промышленных масштабах. Этот высокоемкий катодный материал с градиентом концентрации обещает производиться в больших масштабах и использоваться в коммерческих литий-ионных батареях следующего поколения. Ожидается, что катоды NCM будут играть все более важную роль в коммерческих литий-ионных батареях. 9

лмВ Интерфейс

-3 0 3 6 Расстояние (переход)

Рис. 14. СЭМ-изображения (A) исходного гидроксида, полученного соосаждением, и (B) конечного градиента концентрации литированного оксида NCM; (C) и (D) представляют собой соответствующие линейные развертки электрозондового рентгеновского микроанализа для (A) и (B) соответственно. Воспроизведено с разрешения [59]. Слоистая структура

может способствовать перемещению ионов лития в пространство решетки и из него с минимальной необратимостью, что приводит к отличной циклируемости [60]. Тем не менее, угольные аноды вскоре приближаются к своей теоретической максимальной емкости в 372 мАч/г за последние два десятилетия разработки. Углеродные альтернативы с высокой плотностью энергии и повышенной безопасностью необходимы для удовлетворения потребностей в увеличении плотности энергии и мощности, особенно для удовлетворения потребностей электромобилей [61]. Fuji Film представила композитный оксид олова (TCO) в качестве альтернативы углероду в 1997, но не был очень успешным из-за плохой работы на велосипеде [62]. В 2005 году корпорация Sony объявила о выпуске литий-ионных аккумуляторов нового поколения под торговой маркой Nexelion. Анод Nexelion основан на композите углерод-олово-переходный металл (например, Sn-Co-C). аморфные или микрокристаллические агрегаты. Эти усилия возродили новую волну интереса к анодным материалам для литий-ионных аккумуляторов [63].

Помимо Sn, многие другие элементы, которые, как известно, сплавляются с литием, включая кремний, являются хорошими кандидатами на замену углерода для хранения лития. Эти элементы могут сплавляться и разъединяться с литием электрохимически

при комнатной температуре. Однако процесс легирования/разлегирования при загрузке/разгрузке сопровождается существенными изменениями удельного объема материала. Индуцированное огромное механическое напряжение может привести к разрушению кристаллических структур и распаду активных материалов и токосъемников в течение нескольких циклов или к так называемой проблеме «пульверизации». В результате плохая циклируемость значительно ограничивает их использование в практических ситуациях. Инженерный подход к решению проблемы плохой циклируемости заключается во внедрении композитов. В таком композиционном материале один компонент (обычно углерод) действует как поглотитель напряжения, тогда как другой (например, кремний или олово) обеспечивает повышение емкости. Благодаря этому подходу можно получить композит с более высокой емкостью, чем у углерода, и лучшей, чем у Sn или Si, способностью к переработке. Был изучен ряд комбинаций с участием углерода, среди которых большой интерес вызвали Si/C [64] и SnO2/C [65].

Углерод, способный к обратимому хранению ионов лития, можно разделить на графитовый и неграфитовый (неупорядоченный) углерод. Графитовые угли имеют слоистую структуру. Природный графит, синтетический графит и пиролитический графит

, которые состоят из агрегатов кристаллитов графита, также обычно называют графитом. Внедрение лития в графит следует за ступенчатым заполнением прослоек графена при низких концентрациях ионов лития, известным как формирование стадии [30]. Неупорядоченные атомы углерода состоят из атомов углерода, расположенных в плоской гексагональной сети без расширенного дальнего порядка. Существуют аморфные домены, сшивающие кристаллические графитовые чешуйки. Неупорядоченный углерод обычно демонстрирует высокую удельную емкость (x > 1 в LixC6), но с проблемами огромной необратимой потери емкости в первом цикле и угасания емкости [66].

Избыточный заряд, израсходованный в первом цикле, обычно связывают с образованием на поверхности углерода пассивирующей твердоэлектролитной межфазной фазы (ТЭИ) [30]. SEI вызван разложением электролита при низких потенциалах на свежих углеродных поверхностях. Плохо сформированный SEI

будет продолжать расти со временем, что приведет к увеличению внутреннего сопротивления ячейки и предотвратит полную обратимость внедрения иона лития в углерод. Впоследствии плотность энергии элемента уменьшается с количеством циклов зарядки. Также известно, что некоторые органические растворители способствуют внедрению ионов лития вместе с молекулами растворителя. Сольватированная интеркаляция сопровождается экстремальным расширением графитовой матрицы (~ 150%), что постепенно разрушает структуру графита, что приводит к снижению способности накапливать заряд [30]. Неупорядоченные углероды обычно синтезируют термической обработкой различных предшественников углерода в инертной атмосфере. В последнее время большое внимание уделяется неупорядоченному углероду, хотя точный механизм достижения высокой удельной емкости до конца не ясен [67-69].]. Другими широко изученными материалами на основе углерода являются бакминстерфуллерен, углеродные нанотрубки

и графан (рис. 15). Углеродные нанотрубки, в частности, могут быть хорошими носителями лития благодаря их превосходной электронной проводимости и другим свойствам, связанным с их линейной размерностью [70, 71]. Однако в настоящее время интерес сосредоточен на композитах на основе УНТ и графена вместо исходных УНТ или графена для достижения гораздо более высокой емкости, чем у чистого углерода [72, 73].

Другим семейством анодных материалов с высокой емкостью являются оксиды металлов, которые широко изучались с момента первого отчета группы Тараскона [31]. Хотя оксиды металлов, как правило, имеют плохую проводимость, правильно подобранные оксиды металлов в наномасштабе продемонстрировали многообещающие характеристики. Механизм реакции литирования и делитирования в оксидах металлов можно в целом разделить на три основных типа (рис. 16): (1) внедрение/экстракция, (2) сплавление/делегирование и (3) механизмы превращения. Первый механизм наблюдается в различных материалах анодов, в том числе в анатазе TiO2 [75]. Фактически, большинство катодных материалов со слоистой или шпинельной структурой также следуют механизму внедрения-извлечения, как обсуждалось ранее. Реакция сплавления существует у некоторых элементов основной группы, включая Si, Sb, Ge, Bi и Sn, которые могут сплавляться с литием с образованием LixM, обеспечивая высокую удельную емкость. Однако процессы легирования и удаления лития обычно связаны с огромным объемным расширением (до 300%) и усадкой или измельчением, что приводит к

до снижения емкости при циклировании. Третий механизм превращения обычно наблюдается в оксидах переходных металлов (MxOy, M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu и др.). Эти материалы конверсионного типа обладают относительно высокой теоретической емкостью, поскольку они могут включать более одного лития на металл. В процессе литирования образуются зерна металла и Li2O. Во многих случаях металлы могут обратимо сплавляться с литием. Оксиды металлов также имеют проблему измельчения, огромной необратимой потери емкости в первом цикле, а также плохой проводимости. Чтобы преодолеть эти проблемы, большие усилия направлены на получение наноразмерных оксидов металлов и композитов MxOy/углерод. 9

xM + yLi20

Анодные материалы на основе TiO2 широко исследованы, хотя их практическая мощность несопоставима с углеродными анодами. В отличие от углерода, где

Тип III: конверсия

Рис. 16. Схема различных механизмов обратимого накопления ионов лития в оксидах металлов. Иллюстрация была нарисована на основе литературы [76].

внедрение лития в углерод происходит при низком напряжении, близком к 0 В, по сравнению с парой Li/Li+, внедрение иона лития в TiO2 происходит при ~1,5–1,8 В по сравнению с парой Li/Li+. LixTiO2, где x = 0,5 для анатаза

Сообщалось о легком приготовлении в масштабе грамма структур высокого порядка анатаза TiO2 с субъединицами перестраиваемых агрегатов наночастиц

из одного прекурсора для литий-ионных аккумуляторов [75]. Наночастицы были образованы основными строительными единицами, агрегированными в зависимости от температуры прокаливания (рис. 17). Интересно, что размер основных строительных единиц наночастиц TiO2 может существенно влиять на их электрохимические характеристики. При размере кристаллитов 17 нм агрегаты анатаза TiO2 достигли впечатляющей высокой емкости 170 мАч/г, что близко к теоретическому значению 168 мАч/г. При зарядке более высокими токами было достигнуто хорошее сохранение емкости, что указывает на хорошую производительность. После 120 циклов обратимая емкость 160 мАч/г все еще достигалась при скорости ~C/3. Однако, когда размер кристаллитов составляет 33 нм, количество введенного и извлеченного лития очень мало. Электрохимический анализ показал, что накопительная емкость была в основном в виде псевдоемкости. Поэтому при приготовлении наночастиц для литий-ионных аккумуляторов необходимо контролировать основной размер кристаллитов, чтобы оптимизировать их электрохимические характеристики.

В последнее время большое внимание исследователей анодных материалов было смещено к анодам на основе кремния. Кремний обладает высокой теоретической емкостью 4200 мАч/г (литиированный до Li4.4Si) или 3572 мАч/г (на основе Li3 75Si), что примерно в 10 раз больше, чем у этого графита в

раз, и почти в четыре раза больше, чем у многих оксидов металлов. Однако кремний имеет два основных недостатка, а именно плохую проводимость и сильное изменение объема (400%) при циклировании, что практически затрудняет использование объемного кремниевого анода. Кремниевые наноструктурированные анодные материалы очень привлекательны. Однако, в отличие от металлических анодов, Si является полупроводником, и его труднее производить частицы Si в наномасштабе с помощью простых экономически эффективных подходов в больших масштабах. Недавно сообщалось, что кремниевые нанопроволоки демонстрируют многообещающие свойства обратимого хранения лития [15]. Cui и его коллеги [15] предложили и продемонстрировали, что кремниевые нанопроволоки лучше сохраняют ионы лития по сравнению с тонкими пленками и частицами кремния (рис. 18). Кремниевые нанопроволоки могут избежать проблемы измельчения и потери контакта из-за легкой релаксации деформации и эффективного переноса электронов вдоль каждой нанопроволоки.

Богарт и др. [77] также продемонстрировали, что кремниевые нанопроволоки с углеродной оболочкой могут улучшить характеристики циклирования и скорости кремниевых нанопроволок при хранении лития. Недавно в другой попытке были предложены коаксиальные наностержни Ti@Si ядро-оболочка для дальнейшего улучшения электрохимических характеристик наностержней Si (рис. 19). По сравнению с нетронутыми наностержнями кремния

преимущество металлического ядра заключается в том, что осевое сопротивление, наблюдаемое в твердых наностержнях кремния, может быть значительно снижено. Электроны, высвобождаемые/приобретаемые в ходе электрохимических реакций разъединения/сплавления LixSi, могут легко переноситься на токосъемники из титановой фольги через металлическое ядро ​​из титана, в отличие от твердого полупроводникового кремниевого наностержня. Включение металлического ядра Ti может резко уменьшить расстояние диффузии Li от радиуса твердого наностержня Si до толщины оболочки наностержня Ti@Si ядро-оболочка. Кроме того, перенос заряда в продольном направлении полупроводникового твердого наностержня Si длиной в несколько микрометров сводится к толщине оболочки в случае коаксиальных наностержней Ti@Si ядро-оболочка. Кроме того, увеличивается поверхность контакта Si с Ti, что может улучшить связь между активными материалами и коллектором. Тем не менее, снижение емкости по-прежнему наблюдалось, что указывает на то, что следует приложить дополнительные усилия для оптимизации материалов сердцевины и оболочки. Эту концепцию следует распространить и на приготовление других материалов сердцевина-оболочка.

Автор считает, что кремниевые наноматериалы потенциально могут заменить углеродные аноды в ближайшие 10 лет,

(A) Исходный субстрат

Частицы

Нанопроволоки

После циклирования

f) r) C 9001D транспорт 3

Легкая релаксация напряжения

Хороший контакт с токосъемником

Рис. 18. Схема сравнения стабильности кремниевых нанопроволок (B) с тонкой пленкой и частицами (A) при многократном литировании и делитировании. Воспроизведено с разрешения [15].

Рисунок 19. Иллюстрация для сравнения (слева) коаксиального наностержня Ti@Si ядро-оболочка с наностержнем из твердого кремния (справа) с точки зрения переноса ионов и электронов. Воспроизведено с разрешения [78].

при условии, что себестоимость продукции может быть значительно снижена. Их применение может быть ограничено устройствами, не имеющими ограничений по площади, например, в интеллектуальных энергосистемах, где высокая плотность отводов не является первостепенной задачей. Производство наноструктурированных кремниевых анодов должно быть доведено до промышленного уровня, что также является сложной задачей. С другой стороны, объемная плотность (мА·ч/см3) может быть принесена в жертву при использовании кремниевых наноматериалов, которые имеют очень низкую плотность утряски, обычно порядка 0,1 г/см3. Объемная плотность (по объему) относительно менее изучена по сравнению с удельной плотностью (по массе). Дан и его коллеги [79] утверждал, что, хотя Si имеет самую высокую теоретическую удельную емкость (мАч/г), его плотность энергии на единицу объема (Втч/см3) примерно такая же, как и у других материалов (рис. 20).

Если принять во внимание низкую плотность касания наноматериалов Si по сравнению с объемным Si, будущие наноматериалы Si на основе Li-i в батареях будут иметь еще более низкую плотность энергии. Следовательно, следует учитывать компромисс между удельной емкостью и плотностью энергии, что верно для многих других видов электродов на основе наноматериалов. Подобно проблеме, возникающей при изготовлении кремниевых наноструктур, изготовление нанокомпозитов Si/C также требует обширных исследований. Наиболее вероятно, что коммерческий электрод на основе кремния будет представлять собой композит, содержащий значительно высокий процент углерода и небольшой процент кремния.

Являясь одним из интенсивно изучаемых кандидатов в аноды, аноды на основе SnO2 обещают заменить угольные аноды. В первом цикле литирования SnO2 превращается в Sn и

Рис. 20. (A) Удельная емкость (мАч/г) ряда материалов; (B) объемная плотность энергии материалов при 100% объемном расширении. Воспроизведено с разрешения [79].

впоследствии фаза Sn могла накапливать и высвобождать ионы Li в соответствии с реакциями сплавления и удаления сплавов Li-Sn. SnO2 имеет теоретическую емкость 781 мАч/г, что примерно в два раза выше, чем у графита. Однако его плохая циклируемость неприемлема с точки зрения цикличности. В качестве возможного решения предложен наноструктурированный SnO2 [25, 72, 80-84]. Одномерные (1-D) нанотрубки SnO2 могут быть получены методом с использованием шаблона с использованием мембран из анодного оксида алюминия с 1-D туннелями в качестве шаблона [83]. В другом исследовании можно было приготовить поликристаллические полые сферы SnO2 путем нанесения прекурсора на полые углеродные наносферы в качестве шаблона и последующего прокаливания на воздухе при 800°C, чтобы удалить полые углеродные сферы и спрессовать наночастицы SnO2 в полые сферы. Однако снижение емкости в основном наблюдалось в анодах на основе SnO2 [81].

Еще один интересный анодный материал на основе SnO2 представляет собой осажденные электрораспылением тонкие пленки частиц с уникальной пористой сферической многоярусной морфологией (рис. 21). Сообщается, что обратимая емкость достигает 1158 мАч/г, что даже выше теоретического значения. Улучшение электрохимических характеристик объясняется уникальной структурой и наличием фаз Li2O и CuO в композитной пленке [85]. Интересно, что даже более высокая емкость 2050 мАч/г при отличном сохранении емкости (97% после 60 циклов) также сообщалось для анодных материалов Sn-Si/C [86]. Следует приложить дополнительные усилия, чтобы выявить наблюдаемую необычно высокую емкость. Помимо металлических анодов на основе Sn или SnO2, другие соединения на основе Sn, включая фосфат олова [87, 88], заполненный SnO2 мезопористый фосфат олова [87], каплевидный SnP, [89] SnO2, покрытый AlPO4 [90], и Zn2SnO4 [91], достигнув определенного успеха с точки зрения электрохимических характеристик.

Оксиды железа рассматривались как многообещающие углеродные альтернативные анодные материалы для литий-ионных аккумуляторов большой емкости. Он имеет преимущества низкой стоимости, нетоксичности и

Рис. 21. РЭМ-изображения пленки наноструктурированного SnO2 после осаждения на медный токосъемник. Воспроизведено с разрешения [85].

экологичность. Железо является четвертым по распространенности элементом в земной коре. Он широко распространен и имеет гораздо более низкую стоимость, чем другие оксиды 3d-металлов, такие как Co и Ni. Однако, как и другие оксиды металлов, оксиды железа также имеют плохую проводимость и большие изменения объема в процессе заряда/разряда, что ограничивает их практическое использование в коммерческих литий-ионных батареях. Опять же, одной из популярных стратегий является подготовка материалов на основе оксида железа в наномасштабе с индивидуальной морфологией и синтез композитов оксид железа/углерод, чтобы приспособиться к изменениям объема, а также улучшить проводимость. Синтезированы различные оксиды железа с различной наноструктурой, в том числе наночастицы [9].2], нанопроволоки [93-95], наноремни [94, 96], наностержни [97-99], нанотрубки [100, 101], наночешуйки [102], нанодиски [103] и нанокольца [104], нанокубы [ 105-107], наносферы [108-111], нановеретена [108, 112], наноежи [113] и наноцветы [103, 108, 114-119]. Оксиды железа с полой структурой представляют большой интерес, так как пространство может в идеале приспособиться к объемному расширению при внедрении лития [108, 115-119].

Популярными способами получения оксидов металлического железа являются темплатные, гидротермальные, золь-гель и термические методы окисления. Вен и др. [94] сообщается о получении вертикально ориентированных массивов нанопоясов и нанопроволок из оксида железа путем прямого термического окисления железных подложек в потоке O2. Нанопояса были получены в области низких температур (~700°С), а цилиндрические нанопроволоки толщиной в десятки нанометров – при относительно более высоких температурах (~800°С). Как нанопояса, так и нанопроволоки представляют собой в основном бикристаллиты длиной в десятки микрометров, которые растут однозначно в направлении [110] [94]. В другом исследовании наночешуйки a-Fe2O3 на медной фольге были получены методом термической обработки. Нанохлопья a-Fe2O3 в свежем виде демонстрировали стабильную емкость 680 мАч/г без заметного снижения емкости до 80 циклов при циклировании в диапазоне напряжений 0,005–3,0 В со скоростью 65 мА/г [102]. Сюй и др. сообщили о получении веретенообразного пористого a-Fe2O3 из шаблона органического каркаса на основе железа, MIL-88-Fe. MIL-88-Fe получали модифицированным сольвотермическим методом с использованием FeCl3-6h3O и 1,4-бензолдикарбоксилата (BDC) в качестве исходных материалов. Свежеприготовленный веретенообразный пористый a-Fe2O3 показал очень высокую зарядную емкость 911 мАч/г после 50 циклов при токе 0,2C (1C = 1000 мА/г). Между тем, емкость коммерчески доступного объемного Fe2O3 (<5 мкм; Sigma-Aldrich, Миссури, США) быстро снизилась до <630 мАч/г. Веретенообразный пористый a-Fe2O3 также демонстрирует более высокую скорость по сравнению с объемным Fe2O3 (рис. 22) [112].

Чен и др. [103] сообщили о подходе «сверху вниз» для изготовления однородных монокристаллических нанодиков a-Fe2O3 и микрочастиц a-Fe2O3, подобных дыне, путем селективного травления щавелевой кислотой с использованием ионов фосфата в качестве агента, закрывающего

Рис. 22. Схема образования и ПЭМ-изображение веретенообразного пористого a-Fe2O3 и его электрохимические характеристики по сравнению с объемным Fe2O3 Воспроизведено с разрешения [112].

S ‘£ ■ M C

–104

0 1 S 15

1 I î 1 S II

JULJUXJJL

40 SO SO 70

2E (DEG)

2001 NM

2E (DEG)

2009 NM

23E (DEG)

2009 NM

23E (DEG)

2009 NM

23E (DEG)

2009 NM

. A) XRD, (B) SEM и (C, D) TEM изображения полых сфер Fe2O3 для литий-ионных аккумуляторов. Воспроизведено с разрешения [11

управлять травлением вдоль направления [001]. Емкости 662 и 341 мАч/г сохранялись после 100 циклов для пористых и твердых дынеобразных микрочастиц a-Fe2O3 соответственно. Ван и др. сообщили о приготовлении полой сферы a-Fe2O3 с пластинчатыми субъединицами с помощью квазиэмульсионно-темплатных методов (рис. 23). Емкость свежеприготовленных полых сфер диаметром около 1 мкм уменьшалась очень медленно с ~900 до 710 мАч/г после заряда/разряда от 2-го до 100-го цикла при скорости тестирования 200 мА/г. Напротив, емкость микрочастиц a-Fe2O3 уменьшилась с ~900 до 340 мА·ч/г, что меньше половины оставшейся емкости полых сфер [111]. Сообщалось также о других полых a-Fe2O3, демонстрирующих преимущества полых структур [120]. Помимо сферических полых материалов, сообщалось о других структурированных анодных материалах Fe2O3. Например, сообщалось также о коконообразных мезочастицах Fe2O3 из агрегатов наночастиц [120]. Микрокристаллы гематита с почти 100% обнаженными гранями {104} были синтезированы быстрым гидротермальным методом [121].

В дополнение к наноструктурам углеродное покрытие использовалось для улучшения электрохимических характеристик оксидов железа

. Обычно считается, что слой углеродного покрытия может повысить проводимость каждого отдельного элемента, а также улучшить электрический контакт между каждым отдельным элементом. Углеродный слой также может действовать как буферный слой, чтобы уменьшить напряжение, вызванное огромным расширением объема, и предотвратить разрушение конструкции или улучшить циклируемость. Кроме того, учитывая, что наноматериалы более активны, чем объемные материалы, большая площадь контакта между электродом и электролитом может привести к более

значительные побочные реакции. Слой с углеродным покрытием может действовать как защитный слой для предотвращения прямого контакта между активными наноматериалами и электролитом. Ван и др. [122] сообщили о новой иерархической наноструктуре, состоящей из покрытых углеродом полых нанорогов a-Fe2O3, привитых к основам УНТ путем сборки снизу вверх наношпинделей P-FeOOH на УНТ с последующей трансформацией на месте и дальнейшей модификацией с помощью углеродного нанопокрытия (рис. 24). ). Удельная емкость УНТ с углеродным покрытием@ 9р

. » V S /

(F) j > /

– w ‘ ‘”T * *

i / 2071m

(I) Углерод

5 нм Fe2Os

Рис. 24. УНТ@Fe2O3, характеризующиеся иерархическими структурами (A и B) FESEM и (C и D) TEM при различном увеличении; (E и F) TEM-изображения, демонстрирующие образование полых нанорогов на УНТ; (G) FESEM-изображение и (H) TEM-изображение УНТ с углеродным покрытием@ Иерархические структуры Fe2O3.(I) HRTEM-изображение однородного углеродного покрытия на полых нанорогах a-Fe2O3. Воспроизведено с разрешения [122].

2o3 полые нанорога постепенно возрастали с 660 до

820 мАч/г со 2-го по 100-й цикл при плотности тока 500 мА/г, в то время как емкость непокрытых УНТ@ Fe2O3 медленно уменьшалась с 1200 до примерно 500 мАч/г, начиная с с 1-го по 100-й цикл. Оба материала демонстрируют превосходные характеристики по сравнению с наночастицами a-Fe2O3, емкость которых составляет 300 мАч/г после 100 циклов. Результаты показали, что правильно подобранная структура с разработанным покрытием может еще больше улучшить их электрохимические характеристики.

Другое семейство оксидов железа, магнетит Fe3O4, обладающий теоретической емкостью 927 мАч/г, привлекает большое внимание благодаря своей низкой стоимости, распространенности, экологичности и особенно высокой электропроводности при комнатной температуре около 2,5. х 102 См/см [123]. Высокая электропроводность редко наблюдается в других оксидах металлов, исследуемых для применения в ЛИА (например, a-Fe2O3 имеет электропроводность ~10-4 См/см, что на шесть порядков или в 10-6 раз ниже, чем электропроводность магнетита). . Высокая проводимость очень желательна для электродов в ЛИА, чтобы облегчить перенос заряда [124, 125]. Сообщалось о магнетитовых нановеретенах с углеродным покрытием, полученных путем частичного восстановления in situ в гематитовых нановеретенах с углеродными оболочками [126]. Удельная емкость композитов веретено Fe3O4/углерод осталась на уровне 530 мАч/г после 80 циклов, в то время как удельная емкость чистых веретен a-Fe2O3 и коммерческих частиц Fe3O4 снизилась до 105 и около 152 мАч/г соответственно. В другом исследовании Yang et al. сообщили о простой, масштабируемой методике эмульсионной полимеризации для синтеза Fe3O4

наночастиц размером около 20 нм, встроенных в пористую углеродную матрицу [127]. Свежеприготовленные материалы имели удельную емкость около 600 и 450 мАч/г с небольшим выцветанием после разрядки/зарядки при токах 1C и 0,2C соответственно. В другом интересном исследовании Wang et al. [128] успешно синтезировали нанокольца Fe3O4@C ядро-оболочка с помощью синхронного процесса восстановления и осаждения углерода из восстановления предшественника нанокольца Fe2O3 с помощью ацетилена (рис. 25). Удельная емкость наноколец ядро-оболочка Fe3O4@C составляла около 900 мАч/г после 160 циклов при токе заряда 200 мА/г. Было высказано предположение, что более короткие пути для диффузии, нанопространство в структурах и проводящие углеродные оболочки способствуют превосходным электрохимическим характеристикам.

Fe3O4, декорированный углеродом, также продемонстрировал интересные электрохимические характеристики даже в отсутствие добавок сажи, связующих ПВДФ [129]. Особенно интересно отметить, что была продемонстрирована новая процедура изготовления электрода с использованием осаждения с помощью центрифугирования (CAD), при которой активные материалы Fe3O4/C изготавливались непосредственно на медном диске, который можно использовать в качестве электрода без какой-либо дополнительной обработки. Напротив, традиционная подготовка электродов включает в себя несколько этапов приготовления суспензии, нанесения покрытия, сушки в вакуумной печи и использования добавок (например, связующего PVDF, усилителя проводимости сажи и растворителя NMP). Свежеприготовленный пористый электрод на основе Fe3O4/C без добавок показал превосходные электрохимические характеристики. Отличный велоспорт

(-11-1) (1,486 мкм

(11-1) > 0,486 уни

Рис. 25. Характеристика наноколец Fe3O4@C ядро-оболочка: (A и B) изображения SEM и TEM, (C) высокая ПЭМ-изображение с увеличением и (D) HRTEM-изображение и (вставка) картины SAED; (E) ПЭМ-изображение углеродной оболочки; (F) СЭМ и (вставка) ПЭМ-изображения эритроцитоподобных наночастиц Fe3O4@C. Воспроизведено с разрешения [ 128].Работа

была достигнута при удельной емкости ~800 мАч/г в течение более 200 циклов.Впечатляющие показатели скорости были достигнуты при тестировании на различных токах: удельная емкость 730 мАч/г могла поддерживаться при токе 1500 мА/г (рис. 26).Интересно отметить, что новые методы или процедуры в подготовке электродов и их влияние на характеристики материалов изучены относительно меньше по сравнению с большим количеством публикаций по дизайну материалов.В будущих исследованиях следует попытаться определить оптимизированную процедуру подготовки электродов для индивидуальных электродные материалы.

Электролит

Электролит должен быть тщательно подобран, чтобы выдерживать окислительно-восстановительную среду как на катодной, так и на анодной сторонах и в соответствующем диапазоне напряжений без разложения или

деградации. Кроме того, электролит должен быть инертен и стабилен в допустимом диапазоне температур. В коммерческих литий-ионных батареях жидкий электролит обычно представляет собой раствор солей лития в органических растворителях. Однако существующий органический жидкий электролит потенциально может загореться в условиях теплового разгона или короткого замыкания из-за летучей и легковоспламеняющейся природы растворителей, которые являются высокотоксичными. В идеале электролит также должен быть безвредным для окружающей среды и в будущем его можно будет производить с низкими затратами. Полярные апротонные органические растворители, такие как карбонатные растворители с высокой диалектической константой, выбирают для сольватации солей лития при высокой концентрации (обычно 1 М). С другой стороны, растворители с низкой вязкостью и низкой температурой плавления необходимы для удовлетворения требования высокой подвижности ионов в диапазоне рабочих температур. Были исследованы различные органические растворители, включая диметилкарбонат, диэтилкарбонат, этилметилкарбонат, пропиленкарбонат, этиленкарбонат, диэтоксиэтан,

200 400 600 800 1000 Специфический кападти (MAH/G)

20 30 40 50 50 Цикл номер

100 мА/г

Заряд сброса

80 100 120 140 160 180 200 220 Цикл номер

120 100 80 80 120 160 180 200 220 НОМЕР

120 100 80 80. 40 20 0

Рис. 26. Электрохимические измерения Fe3O4, декорированного углеродом без добавок, изготовленного непосредственно на медном токосъемнике путем подготовки электрода с помощью центрифугирования: (A) профили первых двух циклов заряда-разряда; на вставке (А) показано оптическое изображение черного без добавок Fe3O4 на медном диске в виде готового электрода; (B) профили дифференциальной мощности для первых двух циклов; (C) профили напряжения заряда-разряда и (D) скоростные характеристики и кулоновская эффективность при различных токах от 100 до 1500 мА/г; (E) цикличность при скорости 100 мА/г. Воспроизведено с разрешения [129].

диоксолан, γ-бутиролактон и тетрагидрофуран. Также были исследованы органические растворители, содержащие гетероатом. Были исследованы различные соли лития, включая LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4 и LiCF3SO3. Следует отметить, что анионы выбираются так, чтобы избежать окисления на заряженной поверхности катодов, что исключает простые анионы Cl-, Br- и I-. LiPF6 является особенно выдающейся литиевой солью с точки зрения безопасности, проводимости и баланса между ионной подвижностью и константой диссоциации. Однако LiPF6 может реагировать с водой с образованием высококоррозионного HF. Поэтому при работе с электролитом LiPF6 необходимо свести к минимуму влажность. Фактически, успех первых коммерческих литий-ионных аккумуляторов можно объяснить наличием в промышленных масштабах высокочистого LiPF6 с минимальным количеством воды.

Состав растворителей обычно составляется и смешивается в соответствии с требованиями по вязкости, проводимости и стабильности, а также в соответствии с выбранными солями лития. Например, растворители с высокой диэлектрической проницаемостью и высокой вязкостью обычно смешивают и уравновешивают растворителями с низкой вязкостью, чтобы получить электролит в жидком состоянии в пределах требуемого диапазона температур. Обычно используемый электролит представляет собой 1M LiPF6 в смеси 50:50 мас./мас. этиленкарбоната (ЭК, температура плавления 34°C и температура кипения 260,7°C) и диэтилкарбоната (DEC, температура плавления 2-4°C). и температура кипения 90°С) или диметилкарбонат (ДМК, температура плавления 2°С и температура кипения 90°С) (рис. 27). В целом ЭК может связывать ионы Li+ сильнее, чем ДЭК или ДМК [130]. Состав электролита обеспечивает достаточно хорошую стабильность в широком диапазоне потенциалов. Во многих случаях также добавляют добавки для дальнейшего повышения стабильности электролита и улучшения образования хорошей межфазной границы твердого электролита (SEI). Различные рецептурные добавки с точки зрения химического состава и процентного содержания, используемые разными компаниями при производстве Li-ion 9.0013

Рис. 27. Химическая структура обычных компонентов промышленного электролита: LiPF6 в виде литиевой соли и этиленкарбоната в качестве растворителя присутствуют почти во всех коммерческих электролитах; тогда как диэтилкарбонат или диметилкарбонат также присутствуют для снижения вязкости, чтобы способствовать переносу ионов. Батареи

могут считаться коммерческой тайной. Как правило, SEI, образующийся в первом цикле, необходим для изоляции электрода и электролита, чтобы избежать дальнейшего разложения электролита при циклировании. Обычно считается, что SEI является электроизолирующим, но обладает ионной проводимостью. Хотя химический состав SEI относительно хорошо охарактеризован, механизм образования SEI до сих пор плохо изучен, и были предложены различные модели образования SEI. Формирование SEI является горячей темой в сообществе аккумуляторов, и полученные знания могут помочь в разработке лучших литий-ионных аккумуляторов с улучшенной устойчивостью к неправильному использованию. Очень информативный обзор Сюй является отличным источником информации о жидком электролите в литий-ионных батареях [131].

Для литий-ионных аккумуляторов также были разработаны и предложены другие типы электролитов, такие как полимерный, гелевый и керамический электролит. Полимерные электролиты не содержат растворителей с использованием высокомолекулярных полимеров с растворенными солями лития [132]. Следует знать, что полимерный электролит не считается полиэлектролитом. Очевидными преимуществами полимерного электролита по сравнению с жидким электролитом являются (1) улучшенные свойства безопасности благодаря низкой летучести, (2) гибкость конструкции и (3) возможность отказаться от сепараторов. Возможно, полимерный электролит более удобен в обработке по сравнению с жидким электролитом. Упрощенные процессы могут значительно снизить стоимость. Как и другие электролиты, полимерный электролит должен быть стабильным в условиях эксплуатации литий-ионных аккумуляторов с электрохимической, термической и механической точек зрения. Одним из широко изученных полимеров является полиэтиленоксид, который был связан с различными солями лития, такими как LiCF3SO3 и LiClO4. Ионная проводимость в полиэтиленоксиде происходит в основном по аморфным фазам. Ионы могут транспортироваться за счет полубеспорядочного движения коротких сегментов полимера. Чтобы сохранить хорошую механическую стабильность, придется пожертвовать ионной проводимостью. Электропроводность обычно составляет около 10-8 См/см, что значительно меньше, чем у жидкого электролита. Литий-ионные аккумуляторы на основе полимерного электролита имеют гибкую конструкцию и могут быть выполнены в виде цилиндрических, монетных, призматических, плоских элементов и других конфигураций. В литературе имеются хорошие обзоры полимерного электролита [133, 134].

Другим типом электролитов являются гели на основе, в которых как соли лития, так и полярные растворители растворены и добавлены в неактивные сетки высокомолекулярных полимеров. LiPF6 и карбонатные растворители обычно используются так же, как растворители в жидком электролите, описанные выше. Жидкие фазы полностью абсорбируются полимерами, что позволяет избежать проблемы утечки, в отличие от исходного жидкого электролита. Между тем, ионная проводимость гелевого электролита может быть значительно увеличена по сравнению с полимерным электролитом. Существует ряд полимеров, исследованных в качестве хозяев, в том числе полиакрилонитрил,

поливинилхлорид, поливинилиденфторид и поли(метилметакрилат). При приготовлении гелевого электролита можно просто увеличить вязкость жидкого электролита добавлением растворимых полимеров. В качестве альтернативы можно погрузить микропористую полимерную матрицу в электролит.

В последнее время большое внимание снова привлекает керамический электролит. Керамический электролит уже давно исследуется для топливных элементов, и его применение в литий-ионных батареях вызывает все больший интерес. Очевидным преимуществом использования керамического электролита является безопасность, например, отсутствие необходимости в легковоспламеняющихся органических растворителях. Эти батареи с керамическим электролитом могут найти применение в высокотемпературной среде, включая ручные ортопедические инструменты и другие медицинские устройства с батарейным питанием, которые необходимо стерилизовать в автоклавах в условиях высокой температуры и высокого давления. Батареи, подвергаемые автоклавированию, должны выдерживать температуру не менее 130°C и быть непроницаемыми при давлении до 30 фунтов на кв. дюйм в нагретой воде, и, что важно, ухудшение характеристик после стерилизации должно быть минимальным. Еще одним интересным преимуществом использования керамического электролита для высокотемпературных применений является то, что ионная проводимость керамического электролита увеличивается с повышением температуры. Это связано с тем, что для создания и движения ионных точечных дефектов, определяющих ионную проводимость, требуется энергия. Одной из областей интенсивных исследований является получение керамического электролита с достаточно высокой проводимостью при комнатной температуре. Были исследованы различные сульфиды, оксиды и фосфаты. Автор ожидает, что керамический электролит в конечном итоге будет использоваться в литий-ионных батареях следующего поколения для электромобилей, в основном из-за его превосходных характеристик безопасности, которые могут повысить доверие и признание клиентов. Фергус предоставил хороший обзор различных керамических электролитов, исследованных для литий-ионных аккумуляторов [135].

Сепараторы

Сепараторы являются важными компонентами литий-ионных аккумуляторов. На самом деле сепараторы обычно используются в большинстве электрохимических систем с жидким электролитом, включая топливные элементы, конденсаторы и разного рода аккумуляторы на основе разной химии. Сепаратор в литий-ионной батарее играет решающую роль во избежание прямого физического контакта между катодом и анодом и предотвращает короткое замыкание. В то же время сепаратор пропускает через себя ионы лития в электролите. Сепараторы должны быть химически устойчивыми и инертными в контакте как с электролитом, так и с электродами. В то же время он должен быть механически прочным, чтобы выдерживать растяжение и прокол электродных материалов, а размер пор должен быть менее 1 мкм. Хотя были исследованы различные сепараторы, в том числе микропористые полимерные мембраны, маты из нетканого материала и неорганические мембраны,

микропористые полиолефиновые материалы на основе полимерных мембран преимущественно используются в коммерческих литий-ионных батареях с жидким электролитом.

Микропористые полимерные мембраны можно сделать очень тонкими (обычно около 25 мкм) и высокопористыми (обычно 40%) для снижения сопротивления и повышения ионной проводимости. В то же время полимерные мембраны могут быть механически прочными. Другими параметрами, которые необходимо учитывать при выборе микропористых полимерных мембран, являются низкая производительность или усадка, проницаемость, смачиваемость и стоимость. Еще одним интересным преимуществом использования микропористой полимерной мембраны в качестве сепаратора является то, что с правильно разработанными многослойными композитами сепаратор может отключить аккумулятор в случае короткого замыкания или теплового разгона, действуя аналогично тепловому предохранителю. В сепараторе должно быть как минимум две функциональные части: одна часть, которая будет плавиться, чтобы закрыть поры, а другая часть обеспечивает механическую прочность, чтобы сохранить изоляцию анода и катода. Одним из типичных примеров является микропористый сепаратор Celgard® (Северная Каролина, США), изготовленный как из полиэтилена (ПЭ), так и из полипропилена (ПП) в виде трехслойного слоя ПП-ПЭ-ПП. Температуры плавления ПЭ и ПП составляют 135 и 165°С соответственно. В случае превышения температуры, приближающейся к температуре плавления ПЭ, пористость мембраны может быть закрыта ПЭ, предотвращая дальнейшие реакции. Так, для коммерческих литий-ионных аккумуляторов температура выключения составляет около 130°C.

Для разработки будущих литий-ионных аккумуляторов для высокотемпературных применений неорганические мембраны в качестве сепараторов очень привлекательны. Твердотельные литий-ионные аккумуляторы также должны быть дополнительно изучены, чтобы соответствовать этим нишевым рынкам высокотемпературных приложений. Еще одним параметром, определяющим коммерческий успех сепаратора, является стоимость. Стоимость существующего полимерного сепаратора в литий-ионной батарее может достигать одной пятой от общей стоимости батареи. Поэтому необходимы интенсивные исследования по разработке усовершенствованных сепараторов по разумной цене для литий-ионных аккумуляторов. Чжан написал хорошую обзорную статью о сепараторах литий-ионных аккумуляторов с жидким электролитом [136].

Проблемы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы коммерциализируются уже около двух десятилетий. Технология считается относительно зрелой, исходя из текущего химического состава аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы в основном используются в мобильных электронных устройствах, включая сотовые телефоны и портативные компьютеры, и начинают играть все более важную роль в электромобилях. Литий-ионные батареи также будут рассматриваться в устойчивых энергосетях для хранения устойчивой энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников. Растущий спрос на накопители энергии требует дальнейшего совершенствования существующих литий-ионных аккумуляторов и

разработка литий-ионных аккумуляторов следующего поколения, в частности, снижение стоимости литий-ионных аккумуляторов. По-прежнему чрезвычайно сложно разработать новый химический состав аккумуляторов для замены существующей технологии литий-ионных аккумуляторов.

Для повышения плотности энергии литий-ионных аккумуляторов желательно найти пары электродов как с высокой удельной емкостью, так и с высоким рабочим напряжением элемента. Как обсуждалось ранее, существует большое количество кандидатов в аноды, которые могут значительно увеличить удельную емкость, в частности, с очень привлекательными анодами на основе Si и Sn. Все еще сложно получить наноматериалы Si в больших масштабах с низкой стоимостью. Аноды на основе олова страдают от плохой работы при циклировании из-за измельчения. Поэтому одним из возможных будущих анодов могут быть композиты на основе Si-Sn [137]. В отличие от кандидатов на аноды, емкость ячейки в основном ограничена низкой емкостью кандидатов на катоды. Существующий катодный материал LiCoO2 дорог и высокотоксичен. Набирающий популярность LiFePO4 имеет низкую емкость. Разработанные Аргоннской национальной лабораторией легко получаемые катоды на основе Ni-Co-Mn весьма привлекательны, особенно с промышленной точки зрения. Однако удельная емкость по-прежнему считается умеренной, а и Co, и Ni дороги и токсичны. Будущие катодные материалы должны избегать использования кобальта, никеля или других токсичных элементов с точки зрения защиты окружающей среды. Кроме того, идеальный катод должен иметь возможность обратимо вставлять/извлекать несколько электронов на 3d-металл. Будущие недорогие катодные материалы могут быть на основе Mn и/или Fe. Проблема изначально низкой проводимости должна решаться творчески, скорее всего, с помощью нанотехнологий и нанокомпозитов. Относительно не так много возможностей для увеличения рабочего напряжения ячейки с известными кандидатами в катоды, которые находятся в стадии исследования. Композитные катоды с двумя-тремя 3d-металлами и полианионами весьма перспективны. Новая катодная химия может быть разработана в ближайшие 10 лет. Новая катодная химия может потребовать и новых электролитов.

Проблема безопасности — еще одна проблема, требующая надлежащего решения. Недавние новости о возгорании литий-ионных аккумуляторов в пассажирских самолетах Boeing 787 и автомобилях Tesla Model S подчеркивают важность безопасности аккумуляторов. Чтобы обеспечить широкое распространение электромобилей и расширить рынок автомобилей с литий-ионными батареями, автопроизводителям следует вложить значительные средства в системы управления батареями, чтобы повысить безопасность огромных аккумуляторных батарей в транспортных средствах. В качестве альтернативы следует разработать негорючие литий-ионные батареи, в том числе литий-ионные батареи на основе водного электролита или керамического электролита, а также полностью твердотельные батареи. В литий-ионных батареях следующего поколения, скорее всего, будут использоваться катоды высокого напряжения (5 В) и аноды большой емкости (например, на основе Si или Sn). Поэтому необходимы интенсивные исследования, чтобы лучше понять

об этих электродных материалах с точки зрения стабильности и взаимодействия с электролитом. Вместо интенсивного стремления к высокой плотности энергии следует также уделять больше внимания безопасности аккумуляторов. Следует широко использовать стандартные процедуры проверки безопасности батарей.

Разработка электродных материалов с низким углеродным следом, или так называемых «зеленых батарей», по-прежнему является сложной задачей. В идеале будущие литий-ионные батареи должны использовать органические или неорганические электроды биологического происхождения с использованием водного электролита. Углерод и кремний могут быть получены из биомассы. Недавние попытки исследовать синтез электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов с помощью вирусов вызвали большой энтузиазм [138]. Будет интересно изучить крупномасштабный синтез при комнатной температуре с использованием биологических матриц, включая генетически модифицированный вирус. Органические электроды, которые не будут легко растворяться в электролите, могут быть усовершенствованы для устойчивых литий-ионных аккумуляторов [139].]. Таким образом, одна из областей будущих исследований может быть сосредоточена на «устойчивых» и «зеленых» литий-ионных батареях.

Кроме того, будущие исследования аккумуляторов должны учитывать оценку жизненного цикла (LCA) технологий, чтобы определить, действительно ли аккумуляторы экологичны или нет. Существующие материалы, используемые в промышленных литий-ионных батареях (как правило, LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4 в качестве катодов; графит, Li4Ti5O12 в качестве анодов; этиленкарбонат, диэтилкарбонат, LiPF6, LiBF4, LiClO4 в качестве электролитов/солей; полипропилен, полиэтилен в качестве электролитов. сепаратор) все еще требуют дальнейших исследований с точки зрения LCA. Мало что известно о воздействии на окружающую среду производства, использования и утилизации литий-ионных аккумуляторов следующего поколения [140]. Массовое производство литий-ионных аккумуляторов для электромобилей приведет к большим объемам загрязненных отходов и мест. Это может снизить производительность сельского хозяйства вблизи рудников, ухудшить качество воздуха вблизи перерабатывающих предприятий и увеличить стоимость энергии вблизи заводов. Кроме того, может потребоваться дополнительное использование ископаемого топлива для удовлетворения заводских потребностей в производстве литий-ионных аккумуляторов. LCA может предоставить полные сценарии их экологических аспектов и потенциального воздействия на окружающую среду на протяжении всего их жизненного цикла от приобретения минерального сырья до производства, использования, обработки по окончании срока службы, переработки и окончательной утилизации. Таким образом, LCA является важным инструментом для разработки действительно «зеленых» литий-ионных аккумуляторов в будущем, которые могут способствовать устойчивости в будущем. Еще одним важным направлением, на которое следует обратить внимание, является технико-экономический анализ (ТЭА) литий-ионных аккумуляторов. TEA поможет определить, является ли разработанная новая литий-ионная аккумуляторная система технически и экономически целесообразной для крупномасштабного производства. Сочетание исследований LCA и TEA поможет разработать литий-ионные аккумуляторы следующего поколения с оптимизированными социальными, экологическими и экономическими последствиями.

Во всем мире растет интерес к подготовке «нано» материалов для увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Разработка наноматериалов может открыть огромные возможности, поскольку известно, что электрохимические свойства наноматериалов зависят от размера и формы. «Нано» привлекает большое внимание в сообществе аккумуляторов в последние два десятилетия. Однако редко упоминаемая сложная проблема заключается в том, что плотность энергии (по объему) «нано» материалов очень низка из-за низкой объемной плотности наноматериалов. Эта критическая проблема низкой плотности утряски наиболее ярко иллюстрируется следующим примером: плотность утряски интенсивно преследуемого графена составляет 0,03 г/куб.см по сравнению с плотностью графита MCMB 1,3 г/куб.см, или примерно в 40 раз по объему. для заданного веса. Другими проблемами, связанными с электродными материалами в наномасштабе, являются плохие электрические свойства электрода из-за сопротивления между частицами и низкой кулоновской эффективности, связанной с побочными реакциями между электродом и электролитом, вызванными большой площадью поверхности. Автор хотел бы предложить использовать микроструктуры наночастиц в качестве строительных единиц вместо случайных «нано» частиц, чтобы одновременно преодолеть рассмотренные выше проблемы, в частности, получить электродные материалы с высокой плотностью упаковки при сохранении определенных полезных свойств. особенности наноматериалов. Мы уже некоторое время работаем над приготовлением микроматериалов из агрегатов наночастиц для увеличения объемной плотности [27, 9]. 1, 120, 121, 129, 141]. Например, микроразмерные кубики Zn2SnO4 и Sn@C агрегатов наночастиц имеют плотность утряски 0,98 г/см3, что почти в восемь раз выше, чем у коммерческих наночастиц P25 TiO2 [91]. Кроме того, похоже, что электрохимические характеристики микроматериалов сопоставимы с наноматериалами. Во многих случаях устройства с питанием от литий-ионных аккумуляторов имеют ограниченное пространство для хранения аккумуляторов, например, в сотовых телефонах и электромобилях. Другими словами, в будущем потребуются электродные материалы с высокой плотностью утряски. Поэтому автор осмелился предположить, что дальнейшие литий-ионные аккумуляторы будут основаны на микроматериалах с чертами наноматериалов с точки зрения объемной плотности. Будущие исследования аккумуляторов должны позволить подготовить аккумуляторы следующего поколения меньшего размера, но с лучшими характеристиками по сравнению с существующими

(рис. 28).

В дополнение к конкретным техническим проблемам, описанным выше, другой менее известной проблемой является ограничение запасов лития для обеспечения будущих 100 миллионов литий-ионных аккумуляторов емкостью 40 кВтч для электромобилей ежегодно. Ограниченные или недоступные ресурсы лития могут затруднить снижение стоимости литий-ионных аккумуляторов в будущем. Конечно, литий-ионные аккумуляторы должны быть переработаны настолько, насколько это возможно. Нам еще предстоит активизировать исследования

Рис. 28. Иллюстрация к демонстрации того, что будущие литий-ионные батареи должны быть легкими и компактными без каких-либо компромиссов в отношении энергии и мощности.

Альтернативные литий-ионные батареи или более литий-ионные батареи, включая натрий-ионные, магниево-ионные, кальций-ионные, алюминиево-ионные и фторидные батареи. Изучение опыта разработки литий-ионных аккумуляторов с доступом к растущим мощным вычислительным инструментам, будущая разработка аккумуляторов помимо литий-ионных аккумуляторов должна использовать возможности моделирования и моделирования современных компьютеров для направления и ускорения открытия и синтеза электродов. Следовательно, время, необходимое для разработки этих усовершенствованных аккумуляторов помимо литий-ионных, будет значительно короче, чем время, затрачиваемое на разработку литий-ионных аккумуляторов.

Beyond Li-Ion Batteries

В целях разработки аккумуляторов с еще более высокой энергией, литий-воздушные (Li-O2) и литий-серные (Li-S), теоретически достигающие впечатляюще высокой плотности энергии, снова в последнее время привлекала большое внимание. Хотя Zn-воздух и высокотемпературная сера Na уже некоторое время используются в коммерческих целях, разработка аккумуляторных батарей Li-O2 и Li-S все еще сталкивается с техническими препятствиями. Что касается анода, необходимо тщательно изучить критическое понимание и контроль над границей раздела литий-электролит. Фактически, Exxon пыталась коммерциализировать батареи на основе литий-металла более 40 лет назад, но безуспешно, что частично было связано с плохим интерфейсом литий-электролита и дендритами. Позже были разработаны литий-ионные батареи, чтобы избежать контакта с литий-электролитом за счет полного удаления металлического лития. Сейчас мы должны вернуться к проблеме взаимодействия литий-электролит при разработке аккумуляторов Li-O2 или -S. Что касается катода, то проектирование кислородных электродов, которое было «кошмаром для топливных элементов» [142], для литий-воздушных аккумуляторов колоссально сложно. Хорошая новость заключается в том, что знания, накопленные за последние несколько десятилетий

на электроды для топливных элементов можно использовать как хороший источник ссылок для разработки аккумуляторов Li-O2. Другой заметной проблемой является наблюдаемое высокое перенапряжение и низкий электрический КПД, которые делают Li-O2 или -S менее привлекательными с точки зрения энергоэффективности и устойчивости. В настоящее время многие усилия направлены на разработку эффективных катализаторов для катодов, но в основном на основе проб и ошибок. Для прогнозирования и проектирования катализаторов с открытыми высокоактивными гранями необходимо использовать компьютерное моделирование и симуляцию, аналогичные тем, которые были сделаны в области топливных элементов для катодов на основе этих катализаторов. Однако твердые фазы, образующиеся в батареях Li-O2/-S, отличаются от фаз топливных элементов как в газовой, так и в жидкой фазах. Другими словами, проблемы, возникающие при разработке аккумуляторов Li-O2, еще сложнее решить, чем при разработке топливных элементов. Другая проблема связана с летучим электролитом, который может испаряться в газовую фазу, что приводит к гибели аккумулятора. Для Li-S аккумуляторов образование растворимых полисульфидов (LiSx) является еще одной серьезной проблемой в дополнение к его плохой проводимости. Удержание серы в пустотах мезопористых наноструктур является популярной стратегией преодоления растворимости LiSx. Считается, что перезаряжаемые батареи Li-O2 или Li-S в конечном итоге будут коммерциализированы в будущем, что потребует интенсивных исследований. Хорошей новостью является то, что все больше исследовательских групп и компаний, производящих аккумуляторы, начинают исследовать аккумуляторы Li-O2 или Li-S, что должно помочь ускорить их разработку. Однако из-за проблем с батареями Li-O2 или Li-S литий-ионные батареи не будут ими заменены в ближайшее десятилетие.

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB) — отличные кандидаты, которые потенциально могут заменить литий-ионные аккумуляторы. Что касается крупномасштабных стационарных систем хранения энергии для энергосистем в устойчивых энергетических сетях ветровой и солнечной энергии, ожидается, что в будущем недорогие SIB будут производиться по более низкой цене, чем литий-ионные батареи [143-146]. . Серийное производство SIB с производительностью, сравнимой с существующими перезаряжаемыми батареями, может значительно повлиять на окружающую среду и общество [147]. Кроме того, из-за более низкого стандартного потенциала полуреакции натрия (2,714 В для Na/Na+) по сравнению с потенциалом лития (3,045 В для Li/Li+) деградация электролита будет снижена, и можно будет получить безопасный электролит с низким потенциалом разложения. используется в СИБ для повышения безопасности [148]. Другими словами, не только низкая стоимость, SIB будут хорошими кандидатами в качестве безопасных перезаряжаемых батарей. Характеристики вновь появляющихся SIB с высокой привлекательностью будут сильно зависеть от разработанных электродных материалов [149]. -152]. Был исследован ряд материалов положительного электрода [147]. Например, катодные материалы: NaVPO4F с углеродным покрытием может обеспечить обратимую емкость 98 мАч/г; [153] Доставленные частицы Na0 44MnO2

65 мАч/г; [154] NaxCo[F\e(CN)6]0,902,9h3O доставил 135 мАч/г; [155] слоистый Na071CoO2 доставлял 80 мАч/г; [156] KFe(II)Fe(III)(CN)6 доставлено 100 мАч/г; [157] и Na2FePO4F показали высокое напряжение 3,5 В [144]. Что касается анодных материалов, широко используемый графит в литий-ионных батареях, однако, не может обратимо накапливать значительное количество Na, обычно <5 мАч/г, из-за отсутствия интеркаляции Na [147, 151, 158, 159].]. С другой стороны, неупорядоченные неграфитовые углероды могут обратимо накапливать большее количество Na по сравнению с графитом [147, 151]. Углеродные нанопроволоки, полученные пиролизом полианилина, продемонстрировали впечатляющую эффективность при хранении Na [160]. Наноячеистые углеродные пены давали 152 мАч/г [161]. Кроме того, металлы, оксиды металлов и фосфор также исследовались в качестве анодов [162-171]. Интересно, что как для Na-, так и для Li-активных материалов наносфер Sn@C он будет разрушен в SIB, но хорошо сохранится в тестах литий-ионных аккумуляторов [172]. Поэтому при выборе материалов для SIB знания, извлеченные из литий-ионных аккумуляторов, не всегда могут быть применимы.

Существует много других многообещающих аккумуляторных технологий, находящихся в стадии разработки. Новые аккумуляторные технологии могут не понадобиться для прямой конкуренции с литий-ионными аккумуляторами за долю рынка из-за их уникальных характеристик с точки зрения производительности, стоимости и размера. Проточные окислительно-восстановительные батареи, использующие растворы окислительно-восстановительных комплексов или ионов, или так называемые католит и анолит, являются хорошим вариантом для стационарных приложений, например, в энергосистемах на основе устойчивых источников. Mg-i на батареях имеет преимущества отсутствия образования дендритов и, следовательно, повышенной безопасности и высокой плотности энергии, сравнимой с литий-ионными батареями, но при значительно более низкой стоимости. Поэтому Mg-ионные аккумуляторы очень привлекательны для электромобилей. Toyota возглавляет промышленные усилия по коммерциализации Mg-ионных аккумуляторов, которые, как ожидается, будут использоваться в электромобилях к 2020 году. Алюминий-ионные аккумуляторы с переносом трех электронов могут обеспечить в три раза более высокую плотность энергии, чем у литий-ионных аккумуляторов. Однако использование дорогих ионных жидкостей ограничит алюминиево-ионные батареи в основном специальными приложениями. Воздушно-цинковые аккумуляторы могут оказаться более перспективными по сравнению с литий-воздушными аккумуляторами. Первичные Zn-воздушные батареи были изобретены более 100 лет назад. Недавние усилия в основном сосредоточены на разработке перезаряжаемых Zn-воздушных батарей. Воздушно-цинковые аккумуляторы могут найти применение в электромобилях.

Резюме

Итак, литий-ионные аккумуляторы затронули почти всех в мире. Успех коммерческих литий-ионных батарей стал результатом интенсивных исследований и вклада многих великих ученых в течение нескольких десятилетий. В последнее время было приложено много усилий для дальнейшего улучшения характеристик

литий-ионных аккумуляторов, что позволило добиться определенного успеха. Есть еще заметные проблемы. Для создания литий-ионных аккумуляторов следующего поколения требуются интенсивные исследования. Частные компании вкладывают значительные средства в исследования и разработки литий-ионных аккумуляторов, что может привести к постепенному совершенствованию продуктов, оказывающих значительное непосредственное влияние на наше общество. Академические секции могли бы внести свой вклад, генерируя нестандартные идеи и концепции, особенно те, которые выходят за рамки литий-ионных аккумуляторов, которые могут быть коммерциализированы в ближайшие несколько десятилетий. Безопасность аккумуляторов и экологичные аккумуляторы должны получить заслуженное внимание и внимание в будущем. Новые концепции аккумуляторов должны быть доработаны, чтобы в будущем выйти за рамки литий-ионных аккумуляторов. LCA и TEA — хорошие инструменты для оценки литий-ионных аккумуляторов следующего поколения и других литий-ионных аккумуляторов.

Благодарность

Автор благодарит профессора Саймона Нг за комментарии к рукописи и Государственный университет Уэйна за поддержку.

Конфликт интересов

Не заявлено. Ссылки

1. Deng, D., M.G. Kim, J.Y. Lee, and J. Cho. 2009. Материалы для хранения зеленой энергии: наноструктурированные аноды на основе TiO2 и Sn для литий-ионных аккумуляторов. Энерг. Окружающая среда. науч. 2:818-837.

2. Левин, С. 2010. Великая гонка аккумуляторов. Внешняя политика 182:88-95.

3. Йошино, А. 2012. Рождение литий-ионной батареи. Ангью. хим. Междунар. Редактировать. 51:5798-5800.

4. Нью-Йорк Таймс 2013, 162, B5-B5.

5. Джоан Лоуи 2013. NTSB: Аккумулятор Boeing 787 показывает короткое замыкание. Ассошиэйтед Пресс.

6. Тараскон, Дж. М. и М. Арманд. 2001. Проблемы и проблемы, стоящие перед перезаряжаемыми литиевыми батареями. Природа 414:359-367.

7. Уиттингем, М. С. 1976. Хранение электроэнергии и химия интеркаляции. Наука 192:1126-1127.

8. Безенхард, Дж. О., и Г. Эйхингер. 1976. Литиевые элементы с высокой плотностью энергии: Часть I. Электролиты и аноды.

Ж. Электроанал. хим. Межфазная электрохимия. 68:1-18.

9. Эйхингер Г. и Дж. О. Безенхард. 1976. Литиевые элементы с высокой плотностью энергии: Часть II. Катоды и комплектные элементы. Дж. Электроанал. хим. Межфазная электрохимия. 72:1-31.

10. Мидзусима, К., П. К. Джонс, П. Дж. Уайзман и Дж. Б. Гуденаф. 1981. LixCoO2 (0

Катодный материал для аккумуляторов высокой плотности энергии. Ионика твердого тела 3-4: 171-174.

11. Теккерей М.М., В.И.Ф. Дэвид, П.Г. Брюс и Дж.Б. Гуденаф. 1983. Внедрение лития в марганцевые шпинели. Матер. Рез. Бык. 18:461-472.

12. Язами Р. и П. Тузен. 1983. Реверсивный графито-литиевый отрицательный электрод для электрохимических генераторов. Дж. Источники энергии 9:365-371.

13. Basu, S., C. Zeller, P.J. Flanders, C.D. Fuerst,

W.D. Johnson, and J.E. Fischer. 1979. Синтез и свойства литий-графитовых интеркаляционных соединений. Мат. науч. англ. 38:275-283.

14. Ёшино А., К. Санэчика и Т. Накадзима. 1987. USP 4 668 595.

15. Chan, C.K., H. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X.F. Zhang, R.A. Huggins, et al. 2008. Высокопроизводительные аноды литиевых батарей с использованием кремниевых нанопроволок. Нац. нанотехнологии. 3:31-35.

16. Бейтс, Дж. Б., Н. Дж. Дадни, Б. Нойдекер, А. Уеда и К. Д. Эванс. 2000. Тонкопленочные литиевые и литий-ионные батареи. Ионика твердого тела 135:33-45.

17. Li, H., X. J. Huang, L. Q. Chen, Z. G. Wu и Y. Liang. 1999. Композитный анодный материал нано-кремния высокой емкости для литиевых перезаряжаемых батарей. Электрохим. Твердотельное письмо. 2:547-549.

18. Xing, W.B., A.M. Wilson, G. Zank, and J.R. Dahn. 1997. Пиролизированные смеси пека и полисилана для использования в качестве анодных материалов в ионно-литиевых батареях. Ионика твердого тела 93: 239-244.

19. Xing, W. B., A.M. Wilson, K. Eguchi, G. Zank, and J.R. Dahn. 1997. Пиролизованные полисилоксаны для использования в качестве анодных материалов в литий-ионных батареях.

Дж. Электрохим. соц. 144:2410-2416.

20. Wilson, A.M., G. Zank, K. Eguchi, W. Xing и

JR Dahn. 1997. Пиролиз кремнийсодержащих полимеров в качестве анодов большой емкости для литий-ионных аккумуляторов. Дж. Источники энергии 68:195-200.

21. Сюэ, Дж. С., К. Миртл и Дж. Р. Дан. 1995. Эпоксидно-силановый подход к изготовлению анодных материалов для перезаряжаемых ионно-литиевых батарей. Дж. Электрохим. соц. 142:2927-2935.

22. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2010. Прямое изготовление многофункциональных композитов Sn@C с двойной шероховатостью типа каштана на медной фольге: эффект лотоса и свойства хранения ионов лития. Дж. Матер. хим. 20:8045-8049.

23. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2009. Обратимое хранение лития в рамбутаноподобном оловянно-угольном электроде. Ангью. хим. Междунар. Эд. 48:1660-1663.

24. Лу, С. В., Д. Денг, Дж. Ю. Ли и Л. А. Арчер. 2008. Получение полых сфер из композита SnO2/углерод и их свойства хранения лития. хим. Матер. 20:6562-6566.

25. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2008. Мезосферы с полым ядром и оболочкой из кристаллических агрегатов наночастиц SnO2

для хранения ионов Li+ большой емкости. хим. Матер. 20:1841-1846.

26. Zhu, J., K. S. Ng, and D. Deng. 2014. Полые коконоподобные мезочастицы гематита из агрегатов наночастиц: структурная эволюция и превосходные характеристики в литий-ионных батареях. Приложение ACS Мат. Интерфейс 6:2996-3001.

27. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2014. Мезо-сплюснутые сфероиды термостабильных агрегатов без линкеров с настраиваемыми по размеру субъединицами для обратимого хранения лития. Приложение ACS Мат. Интерфейс 6:1173-1179.

28. Канг Б. и Г. Седер. 2009. Аккумуляторные материалы для сверхбыстрой зарядки и разрядки. Природа 458:190-193.

29. Арико, А. С., П. Брюс, Б. Скросати, Дж. М. Тараскон и В. Ван Шалквейк. 2005. Наноструктурные материалы для передовых устройств преобразования и хранения энергии.

Нац. Матер. 4:366-377.

30. Винтер М., Дж. О. Безенхард, М. Э. Шпар и П. Новак. 1998. Материалы для вставных электродов для перезаряжаемых литиевых батарей. Доп. Матер. 10:725-763.

31. Poizot, P., S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont и

JM Tarascon. 2000. Наноразмерные оксиды переходных металлов в качестве материалов отрицательного электрода для литий-ионных аккумуляторов. Природа 407:496-499.

32. Винтер М. и Р. Дж. Бродд. 2004. Что такое батареи, топливные элементы и суперконденсаторы? хим. Откр. 104:4245-4269.

33. Nam, K.T., D.W. Kim, P.J. Yoo, C.Y. Chiang, N. Meethong, P.T. Hammond, et al. 2006. Синтез и сборка нанопроволок для электродов литий-ионных аккумуляторов с помощью вирусов. Наука 312:885-888.

34. Yi, T.F., X.Y.Li, H.P.Liu, J. Shu, Y.R. Zhu, and R.S. Zhu. 2012. Последние разработки в области легирования и модификации поверхности LiFePO4 в качестве катодного материала для силовой литий-ионной батареи. Ионика 18:529-539.

35. Xu, B., D.N. Qian, Z.Y. Wang и Y.S.L. Meng. 2012. Недавний прогресс в исследованиях катодных материалов для передовых литий-ионных аккумуляторов. Мат. науч. англ. Р 73:51-65.

36. Уиттингем, М. С. 2012. История, эволюция и будущее состояние хранения энергии. проц. IEEE 100:1518-1534.

37. Wen, J.W., Y.Y., and C.H. Chen. 2012. Обзор проблем безопасности литий-ионных аккумуляторов: существующие проблемы и возможные решения. Матер Эксп. 2:197-212.

38. Qu, C.Q., YJ Wei, and T. Jiang. 2012. Прогресс исследований Li3V2(PO4)(3) в качестве катодных материалов полианионного типа для литий-ионных аккумуляторов. Дж. Неорг. Мат 27:561-567.

39. Oudenhoven, J. F. M., R. J. M. Vullers и

R. Schaijk. 2012. Обзор текущей ситуации и будущих разработок микробатарей для беспроводных

автономных сенсорных систем. Междунар. Дж. Энерг. Рез. 36:1139-1150.

40. Ду, Н., Х. Чжан и Д. Р. Ян. 2012. Одномерные гибридные наноструктуры: синтез путем послойной сборки и применения. Наношкала 4:5517-5526.

41. де лас Касас, К. и В. З. Ли. 2012. Обзор применения углеродных нанотрубок в качестве материала анода литий-ионного аккумулятора. Дж. Источники энергии 208:74-85.

42. Чу, Д. Б., Дж. Ли, С. М. Юань, З. Л. Ли, С. Вей и Ю. Ван. 2012. Анодные материалы из сплава на основе олова для литий-ионных аккумуляторов. прог. хим. 24:1466-1476.

43. Чжан, В. Дж. 2011. Структура и характеристики катодных материалов LiFePO4: обзор. Дж. Источники питания 196:2962-2970.

44. Маром, Р., С.Ф. Амальрадж, Н. Лейфер, Д. Джейкоб и

Д. Аурбах. 2011. Обзор передовых и практичных материалов для литиевых батарей. Дж. Матер. хим. 21:9938-9954.

45. Yi, T.F., Y.R. Zhu, X.D. Zhu, J. Shu, C.B. Yue, and A.N. Zhou. 2009. Обзор последних разработок в области модификации поверхности LiMn2O4 в качестве катодного материала силовой литий-ионной батареи. Ионика 15:779-784.

46. Yi, T.F., C.B. Yue, Y.R. Zhu, R.S. Zhu, and X.G. Hu. 2009. Обзор исследований катодных материалов для мощных литий-ионных аккумуляторов. Редкий металл. Мат. англ. 38:1687-1692.

47. Chung, S.Y., J.T. Blocking, and Y.M. Chiang. 2002. Фосфооливины с электронной проводимостью в качестве электродов для хранения лития. Нац. Матер. 1:123-128.

48. Малик Р., Д. Берч, М. Базант и Г. Седер. 2010. Зависимость ионной диффузии от размера частиц. Нано Летт. 10:4123-4127.

49. Митхонг Н., Ю. Х. Као, С. А. Спикман и Ю. М. Чанг. 2009. Алиовалентные замены в оливине литий-железофосфате и влияние на структуру и свойства. Доп. Функц. Матер. 19:1060-1070.

50. Ma, J., B.H. Li, H.D. Du, C.J. Xu и F.Y. Kang. 2011. Влияние легирования оловом на физико-химические и электрохимические характеристики LiFe1-xSnxPO4/C

(0 <= x <= 0,07) композитные катодные материалы. Электрохим. Акта 56:7385-7391.

51. Wang, D.Y., H. Li, S.Q. Shi, X.J. Huang и

L.Q. Chen. 2005. Улучшение производительности LiFePO4 путем легирования Fe-сайтами. Электрохим. Акт 50:2955-2958.

52. Zaghib, K., J.B. Goodenough, A. Mauger, and C. Julien. 2009. Неподтвержденные заявления о сверхбыстрой зарядке литий-ионных аккумуляторов LiFePO4. Дж. Источники энергии 194:1021-1023.

53. Ван, Дж. Дж. и С. Л. Сун. 2012. Понимание и недавняя разработка углеродного покрытия на LiFePO4

Катодные материалы для литий-ионных аккумуляторов. Энерг. Окружающая среда. науч. 5:5163-5185.

54. Ву, X.-L., L.-Y. Цзян, Ф.-Ф. Цао, Ю.-Г. Го и Л.-Дж. Ван. 2009. Наночастицы LiFePO4, встроенные в нанопористую углеродную матрицу: превосходный катодный материал для электрохимических устройств накопления энергии. Доп. Матер. 21:2710-2714.

55. Белхаруак И., К. Джонсон и К. Амин. 2005. Синтез и электрохимический анализ осажденного из паровой фазы углеродного покрытия LiFePO4. Электрохим. коммун. 7:983-988.

56. Lu, Z.G., H. Cheng, M.F. Lo и C.Y. Chung. 2007. Импульсное лазерное осаждение и электрохимическая характеристика тонких композитных пленок LiFePO4-Ag. Доп. Функц. Матер. 17:3885-3896.

57. Gummow, R.J., N. Sharma, V.K. Peterson, and Y.He. 2012. Кристаллохимия полиморфной модификации Pmnb Li2MnSiO4. J. Химия твердого тела. 188:32-37.

58. Gummow, R.J., and Y.He. 2014. Недавний прогресс в разработке катодных материалов Li2MnSiO4.

Дж. Источники питания 253:315-331.

59. Вс, Ю.-К., С.-Т. Мён, Б.-К. Парк, Дж. Пракаш, И. Белхаруак и К. Амин. 2009. Высокоэнергетический катодный материал для долговечных и безопасных литиевых батарей. Нац. Матер. 8:320-324.

60. Мегахед С. и Б. Скросати. 1994. Литий-ионные аккумуляторы. Дж. Источники энергии 51:79-104.

61. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2013. Мезо-сплюснутые сфероиды термостабильных агрегатов без линкеров с настраиваемыми по размеру субъединицами для обратимого хранения лития. Приложение ACS Мат. Интерфейс 6:1173-1179.

62. Идота Ю., Т. Кубота, А. Мацуфудзи, Ю. Маэкава и Т. Миясака. 1997. Аморфный оксид на основе олова: материал для хранения ионов лития большой емкости. Наука 276:1395-1397.

63. Иноуэ, Х. 2006. Международная встреча по литиевым батареям, абз. № 228, Биарриц, Франция.

64. Димов Н., Ю. Ся и М. Йошио. 2007. Практические композитные аноды на основе кремния для литий-ионных аккумуляторов: основные и технологические особенности. Дж. Источники питания 171:886-893.

65. Винтер М. и Дж. О. Безенхард. 1999. Электрохимическое литирование олова и интерметаллидов и композитов на основе олова. Электрохим. Деяния 45:31-50.

66. Bonino, F., S. Brutti, P. Reale, B. Scrosati, L. Gherghel, J. Wu, et al. 2005. Неупорядоченный углерод как новый анодный материал в литий-ионных элементах. Доп. Матер. 17:743-746.

67. Чжэн Т., Дж. С. Сюэ и Дж. Р. Дан. 1996. Внедрение лития в водородсодержащие углеродсодержащие материалы. хим. Матер. 8:389-393.

68. Эберт Л.Б. 1996. Взаимосвязь водородсодержащего углерода и лития. Углерод 34:671-672.

69. Дан, Дж. Р., Т. Чжэн, Ю. Х. Лю и Дж. С. Сюэ. 1995. Механизмы введения лития в углеродсодержащие материалы. Наука 270:590-593.

70. Baughman, R.H., A.A. Zakhidov, and W.A. de Heer. 2002. Углеродные нанотрубки — путь к приложениям. Наука 297:787-792.

71. Че Г.Л., Б.Б. Лакшми, Э.Р. Фишер и

К.Р. Мартин. 1998. Мембраны из углеродных нанотрубок для хранения и производства электрохимической энергии. Природа 393:346-349.

72. Ван Ю., Х.К. Цзэн и Дж.Ю. Ли. 2006. Высокообратимое накопление лития в пористых нанотрубках SnO2 с коаксиально выращенными слоями углеродных нанотрубок. Доп. Матер. 18:645-649.

73. Kumar, T.P., R. Ramesh, Y.Y. Lin, and G.T.K. Fey. 2004. Углеродные нанотрубки, заполненные оловом, в качестве вставных анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. коммун. 6:520-525.

74. Скарселли М., П. Каструччи и М. Д. Крещенци. 2012. Электронные и оптоэлектронные наноустройства на основе углеродных нанотрубок. Дж. Физ. 24:313202.

75. Charette, K., J. Zhu, S. O. Salley, K. Y. S. Ng и

D. Deng. 2014. Синтез высокотемпературных (900°C) стабильных наноструктур TiO2 анатаза в масштабе грамма, собранных с помощью настраиваемых строительных блоков для более безопасных литий-ионных аккумуляторов. RSC Adv. 4:2557-2562.

76. Лю, Ф., С. Сун, Д. Сюэ и Х. Чжан. 2012. Селективная кристаллизация с предпочтительной способностью хранения ионов лития неорганических материалов. Наномасштаб Res. лат. 7:149.

77. Богарт, Т. Д., Д. Ока, С. Лу, М. Гу, К. Ван и Б. А. Коргель. 2013. Производительность литий-ионной батареи кремниевых нанопроводов с углеродной оболочкой. АКС Нано 8:915-922.

78. Meng X. и D. Deng. 2015. Коаксиальные массивы наностержней Ti@Si Core-Shell, сформированные непосредственно на токосъемниках для литий-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Мат. Интерфейс 7:6867-6874.

79. Обровац, М. Н., Л. Кристенсен, Д. Б. Ле и Дж. Р. Дан. 2007. Дизайн сплава для анодов литий-ионных аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 154:А849-А855.

80. Лу, С. В., К. Л. Юань и Л. А. Арчер. 2007. Двустенные нанококоны SnO2 с подвижными магнитными сердечниками. Доп. Матер. 19:3328-3332.

81. Wang, Y., F.B. Su, J.Y. Lee и X.S. Zhao. 2006. Полые сферы из кристаллического углерода, полые сферы из кристаллического углерода-SnO2 и полые сферы из кристаллического SnO2: синтез и эффективность в обратимом литий-ионном накопителе. хим. Матер. 18:1347-1353.

82. Лу, С. В., Ю. Ван, С. Л. Юань, Дж. Ю. Ли и

Л. А. Арчер. 2006. Бестемплатный синтез полых наноструктур SnO2 с высокой емкостью хранения лития. Доп. Матер. 18:2325-2329.

83. Wang, Y., J.Y. Lee, and H.C. Zeng. 2005. Поликристаллические нанотрубки SnO2, полученные инфильтрационным

литьем нанокристаллитов и их электрохимическое применение. хим. Матер. 17:3899-3903.

84. Ван Ю., Дж. Ю. Ли и Т. С. Дейварадж. 2004. Контролируемый синтез V-образных наностержней SnO2. Дж. Физ. хим. Б 108:13589-13593.

85. Yu, Y., C. H. Chen, and Y. Shi. 2007. Аморфный оксидный композит на основе олова с пористой сферической морфологией многоячеистой клетки в качестве высокообратимого анодного материала для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 19:993-997.

86. Квон Ю. и Дж. Чо. 2008. Высокоемкие наносплавы Si70Sn30 с углеродным покрытием для анодного материала литиевых батарей. хим. коммун. 9:1109-1111.

87. Ким, Дж. Ю. и Дж. Чо. 2006. Мезопористый фосфат олова, наполненный SnO2 – Отрицательный электрод большой емкости для вторичной литиевой батареи. Электрохим. Твердотельное письмо. 9: А373-А375.

88. Kim, E., D. Son, T.G. Kim, J. Cho, B. Park, K.S. Ryu, et al. 2004. Мезопористый/кристаллический композитный материал, содержащий фосфат олова, для использования в качестве анода в литий-ионных батареях. Ангью. хим. Междунар. Эд. 43:5987-5990.

89. Ким Ю., Х. Хван, К. С. Юн, М. Г. Ким и Дж. Чо. 2007. Обратимая интеркаляция лития в каплевидных сверхмелких частицах SnP0,94. Доп. Матер. 19:92-96.

90. Ким Т.Дж., Д. Сон, Дж. Чо, Б. Пак и Х. Ян.

2004. Улучшение электрохимических свойств анода SnO2 за счет покрытия AlPO4. Электрохим. Акт 49:4405-4410.

91. Addu, S.K., J. Zhu, K.Y.S. Ng, and D. Deng. 2014. Семейство мезокубов. хим. Матер. 26:4472-4485.

92. Бронштейн Л.М., X. Хуанг, Дж. Ретрум, А. Шмукер, М. Пинк, Б.Д. Штейн и др. 2007. Влияние структуры комплекса олеата железа на образование наночастиц оксида железа. хим. Матер. 19:3624-3632.

93. Xiong, Y., Z. Li, X. Li, B. Hu и Y. Xie. 2004. Термически стабильные полые нанопроволоки из гематита. неорг. хим. 43:6540-6542.

94. Вэнь X., С. Ван, Ю. Дин, З. Л. Ван и С. Ян.

2005. Контролируемый рост однородных вертикально ориентированных массивов большой площади из нанолент и нанопроволок a-Fe2O3. Дж. Физ. хим. Б 109:215-220.

95. Линг Ю., Г. Ван, Д. А. Уилер, Дж. З. Чжан и Ю. Ли. 2011. Наноструктуры гематита, легированные оловом, для фотоэлектрохимического расщепления воды. Нано Летт. 11:2119-2125.

96. Юань Л., К. Цзян, Дж. Ван и Г. Чжоу. 2012. Рост гематитовых нанопоясов и нанопроволок – настройка формы с помощью давления газообразного кислорода. Дж. Матер. Рез. 27:1014-1021.

97. Чжоу В., К. Тан, С. Цзэн и Ю. Ци. 2008. Синтез стержнеобразного FeC2O4-2h3O при комнатной температуре и его превращение в наностержни маггемита, магнетита и гематита

посредством контролируемого термического разложения. Нанотехнологии 19:065602.

98. Гангули А.К. и Т. Ахмад. 2007. Наностержни оксалата железа, синтезированные с использованием обратных мицелл: легкий путь для наночастиц Fe2O3 и Fe3O4. Дж. Наноски. нанотехнологии. 7:2029-2035.

99. Чо В., С. Парк и М. О. 2011. Координационные полимерные наностержни Fe-MIL-88B и их использование для селективного получения наностержней гематита и магнетита. хим. коммун. 47:4138-4140.

100. Чен Дж., Л. Сюй, В. Ли и С. Гоу. 2005. Нанотрубки a-Fe2O3 в датчиках газа и литий-ионных батареях. Доп. Матер. 17:582-586.

101. Kang, N., J.H. Park, J. Choi, J. Jin, J. Chun, I.G. Jung, et al. 2012. Трубки из наночастиц оксида железа из микропористых органических нанотрубок в качестве стабильных анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Ангью. хим. Междунар. Эд. 51:6626-6630.

102. Редди М., Т. Ю, Ч. Х. Соу, З. Х. Шен, К. Т. Лим, Г. Субба Рао и др. 2007. Нанохлопья a-Fe2O3 как анодный материал для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Функц. Матер. 17:2792-2799.

103. Чен, Дж. С., Т. Чжу, С. Х. Ян, Х. Г. Ян и С. В. Лу. 2010. Изготовление сверху вниз монокристаллических нанодисков и микрочастиц a-Fe2O3 с настраиваемой пористостью для значительного улучшения свойств хранения лития. Варенье. хим. соц. 132:13162-13164.

104. Hu, X., J.C. Yu, J. Gong, Q. Li, and G. Li. 2007. Нанокольца a-Fe2O3, полученные с помощью гидротермального процесса с использованием микроволн, и их сенсорные свойства. Доп. Матер. 19:2324-2329.

105. Xiong, S., J. Xu, D. Chen, R. Wang, X. Hu, G. Shen, et al. 2011. Управляемый синтез микрокубов монодисперсного гематита и их свойства. CrystEngComm 13:7114-7120.

106. Liang, X., X. Wang, J. Zhuang, Y. Chen, D. Wang и Y. Li. 2006. Синтез почти монодисперсных нанокристаллов оксида и оксигидроксида железа. Доп. Функц. Матер. 16:1805-1813.

107. Cao, H., G. Wang, J. H. Warner, and A. A. Watt. 2008. Синтез с помощью аминокислот и магнитное поведение нанокубов гематита в зависимости от размера. заявл. физ. лат. 92:013110-013113.

108. Zeng, S., K. Tang, T. Li, Z. Liang, D. Wang, Y. Wang, et al. 2007. Полые шпиндели и микросферы из гематита: селективный синтез, механизмы роста и применение в литий-ионных батареях и очистке воды. Дж. Физ. хим. С 111:10217-10225.

109. Цзя, X. Х. и Х. Дж. Сонг. 2012. Легкий синтез монодисперсных микросфер a-Fe2O3 гидротермальным способом без использования темплата. Дж. Нанопарт. Рез. 14:1-8.

110. Цао С.-В. и Ю.-Дж. Чжу. 2008. Иерархически наноструктурированные полые сферы a-Fe2O3: подготовка,

Механизм роста, фотокаталитические свойства и применение в очистке воды. Дж. Физ. хим. С 112:6253-6257.

111. Ван, Б., Дж. С. Чен, Х. Б. Ву, З. Ван и С. В. Лу. 2011. Квазиэмульсионное формирование полых сфер a-Fe2O3 с улучшенными свойствами хранения лития. Варенье. хим. соц. 133:17146-17148.

112. Xu X., R. Cao, S. Jeong, and J. Cho. 2012. Веретенообразный мезопористый материал a-Fe2O3, полученный из шаблона MOF для высокоскоростных литиевых батарей. Нано Летт. 12:4988-4991.

113. Ду Д. и М. Цао. 2008. Лиганд-стимулированный гидротермальный синтез полых микроструктур Fe2O3, подобных морским ежам, и их магнитные свойства. Дж. Физ. хим. С 112:10754-10758.

114. Zeng, S., K. Tang, T. Li, Z. Liang, D. Wang, Y. Wang, et al. 2008. Простой способ изготовления пористых наноцветов гематита: его синтез, механизм роста, применение в литий-ионном аккумуляторе, магнитные и фотокаталитические свойства. Дж. Физ. хим. С 112:4836-4843.

115. Ву З., К. Ю, С. Чжан и Ю. Се. 2008. Гематитовые полые сферы с мезопористой оболочкой: контролируемый синтез и применение в газовых датчиках и литий-ионных батареях. Дж. Физ. хим. С 112:11307-11313.

116. Ким, Х.-Дж., К.-И. Цой, А. Пан, И.-Д. Ким, Х.-Р. Ким, К.-М. Ким и др. 2011. Безтемплатный сольвотермальный синтез полых гематитовых сфер и их применение в газовых сенсорах и литий-ионных батареях. Дж. Матер. хим. 21:6549-6555.

117. Сонг, Х.-Дж., Н. Ли и X.-К. Шен. 2011. Бестемплатный синтез полых микросфер a-Fe2O3. заявл. физ. Матер. науч. Процесс. 102:559-563.

118. Ху, С.-Ю., Ю.-Дж. Сюй, С.-В. Дуэт, В.-К. Ли, Дж.-Х. Сян, М.-С. Ли и др. 2010. Получение неорганических полых сфер на основе различных методов. Дж. Чин. хим. соц. 57:1091.

119. Liu, J., Y. Li, H. Fan, Z. Zhu, J. Jiang, R. Ding, et al. 2009. Массивы нанотрубок на основе оксида железа, полученные в результате жертвенного гидролиза, ускоренного темплатом: конструкция большой площади и обратимое хранение лития. хим. Матер. 22:212-217.

120. Zhu, J., K.Y.S. Ng, and D. Deng. 2014. Полые коконоподобные мезочастицы гематита из агрегатов наночастиц: структурная эволюция и превосходные характеристики в литий-ионных батареях. Приложение ACS Мат. Интерфейс 6:2996-3001.

121. Zhu, J., K.Y.S. Ng, and D. Deng. 2014. Микромонокристаллы гематита с почти 100% открытыми гранями {104}: предпочтительное травление и хранение лития. Кристалл. Рост Des. 14:2811-2817.

122. Ван З., Д. Луан, С. Мадхави, Ю. Ху и С. В. Лу. 2012. Сборка полых нанорогов [small

alpha]-Fe2O3 с углеродным покрытием на основе УНТ для превосходной способности хранения лития. Энерг. Окружающая среда. науч. 5:5252-5256.

123. Цуда, Н. 2000. Электронная проводимость в оксидах, Vol. 94. Springer, 207.

124. Yuan, S.M., J.X.Li, L.T.Yang, L.W.Su, L.Liu, Z.Zhou, et al. 2011. Подготовка и характеристики хранения лития мезопористых микрокапсул Fe3O4@C. Матер. Интерфейсы 3:705-709.

125. Чен Ю., Х. Ся, Л. Лу и Дж. Сюэ. 2012. Синтез пористых полых шариков Fe3O4 и их применение в литий-ионных батареях. Дж. Матер. хим. 22:5006-5012.

126. Zhang, W.M., X.L.Wu, J.S.Hu, Y.G.Guo, and L.J.Wan. 2008. Наноспиндели Fe3O4 с углеродным покрытием как лучший анодный материал для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Функц. Матер. 18:3941-3946.

127. Ян З., Дж. Шен и Л. А. Арчер. 2011. In situ метод создания металлооксидно-углеродных композитов и их применение в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Дж. Матер. хим. 21:11092-11097.

128. Wang, L., J. Liang, Y. Zhu, T. Mei, X. Zhang, Q. Yang, et al. 2013. Синтез наноколец Fe3O4@ C ядро-оболочка и их улучшенные электрохимические характеристики для литий-ионных аккумуляторов. Наношкала 5:3627-3631.

129. Zhu, J., K.Y.S. Ng, and D. Deng. 2014. Пористые оливковоподобные углеродные электроды на основе Fe3O4 без добавок для высокообратимого хранения лития. Дж. Матер. хим. А 2:16008-16014.

130. Ян Л., А. Сяо и Б. Л. Лухт. 2010. Исследование сольватации электролитов литий-ионных аккумуляторов методом ЯМР-спектроскопии. Дж. Мол. жидкость 154:131-133.

131. Сюй, К. 2004. Неводные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторов. хим. Откр. 104:4303-4418.

132. Croce, F., G.B. Appetecchi, L. Persi, and B. Scrosati. 1998. Нанокомпозитные полимерные электролиты для литиевых аккумуляторов. Природа 394:456-458.

133. Dias, F.B., L. Plomp, and J.B.J. Veldhuis. 2000. Тенденции полимерных электролитов для вторичных литиевых батарей. Дж. Источники энергии 88:169-191.

134. Meyer, W.H. 1998. Полимерные электролиты для литий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 10:439-448.

135. Фергус, Дж. В. 2010. Керамические и полимерные твердые электролиты для литий-ионных аккумуляторов. Дж. Источники питания 195:4554-4569.

136. Чжан С.С. 2007. Обзор сепараторов литий-ионных аккумуляторов с жидким электролитом. Дж. Источники энергии 164:351-364.

137. Ван, X., З. Вэнь, Ю. Лю и X. Ву. 2009. Новый композит, содержащий наноразмерный кремний и олово, в качестве анодного материала для ионно-литиевых аккумуляторов. Электрохим. Акта 54:4662-4667.

138. Lee, Y.J., H.Yi, W.-J. Ким, К. Кан, Д. С. Юн, М. С. Страно и др. 2009. Генетически спроектированные

мощные литий-ионные батареи с использованием нескольких вирусных генов. Наука 324:1051-1055.

139. Chen, H., M. Armand, G. Demailly, F. Dolhem, P. Poizot и J.-M. Тараскон. 2008. От биомассы к возобновляемому органическому электроду LiXC6O6 для устойчивых литий-ионных аккумуляторов. Чемсушем 1:348-355.

140. Закриссон М., Л. Авеллан и Дж. Орлениус. 2010. Оценка жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов для подключаемых гибридных электромобилей — критические вопросы. Дж. Чистый. Произв. 18:1519-1529.

141. Дэн Д. и Дж. Ю. Ли. 2011. Безлинкерная трехмерная сборка нанокристаллов с регулируемым размером блока для обратимого хранения ионов лития. Нанотехнологии 22:355401.

142. Тараскон Ж.-М. 2010. Основные проблемы будущих исследований литий-ионных аккумуляторов, Philos. Транс. А. Мат. физ. англ. науч. 368:3227-3241.

143. Yabuuchi, N., M. Kajiyama, J. Iwatate, H. Nishikawa, S. Hitomi, R. Okuyama, et al. 2012. Nax[Fe1/2Mn1/2]O2 типа P2, изготовленный из распространенных в земле элементов для перезаряжаемых Na-батарей. Нац. Матер. 11:512-517.

144. Эллис, Б.Л., В.Р.М. Макахнук, Ю. Макимура,

К. Тогхилл и Л.Ф. Назар. 2007. Многофункциональный фосфатный катод на основе железа 3,5 В для аккумуляторных батарей. Нац. Матер. 6:749-753.

145. Хаяши А., К. Ной, А. Сакуда и М. Тацумисаго. 2012. Суперионные стеклокерамические электролиты для натриевых аккумуляторов комнатной температуры. Нац. коммун. 3:856.

146. Xiong, H., M.D. Slater, M. Balasubramanian,

C.S. Johnson, and T. Rajh. 2011. Анод из аморфных нанотрубок TiO2 для перезаряжаемых натрий-ионных аккумуляторов. J Phys Chem Lett 2:2560-2565.

147. Слейтер, М. Д., Д. Ким, Э. Ли и К. С. Джонсон. 2012. Натрий-ионные батареи. Доп. Функц. Матер. 23:947-958.

148. Стивенс, Д. А., и Дж. Р. Дан. 2000. Анодные материалы большой емкости для перезаряжаемых натрий-ионных аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 147:1271-1273.

149. Lu, X.C., G.G. Xia, J.P. Lemmon, and Z.G. Yang. 2010. Перспективные материалы для натрий-бета-глиноземных аккумуляторов: состояние, проблемы и перспективы. Дж. Источники питания 195:2431-2442.

150. Pan, H.L., Y.S. Hu, and L.Q. Chen. 2013. Стационарные натрий-ионные аккумуляторы комнатной температуры для крупномасштабного хранения электроэнергии. Энерг. Окружающая среда. науч. 6:2338-2360.

151. Паломарес В., П. Серрас, И. Вильялуэнга, К. Б. Уэсо, Х. Карретеро-Гонсалес и Т. Рохо. 2012. Натрий-ионные батареи, последние достижения и текущие проблемы, связанные с превращением в недорогие системы хранения энергии. Энерг. Окружающая среда. науч. 5:5884-5901.

152. Kim, S.W., D.H. Seo, X.H.Ma, G. Ceder и K. Kang. 2012. Электродные материалы для перезаряжаемых натрий-ионных аккумуляторов

: потенциальные альтернативы существующим литий-ионным аккумуляторам. Доп. Энерг. Матер. 2:710-721.

153. Lu, Y., S. Zhang, Y. Li, L.G. Xue, G.J. Xu и X.W. Zhang. 2014. Получение и характеристика покрытого углеродом NaVPO4F в качестве катодного материала для перезаряжаемых натрий-ионных батарей. Дж. Источники питания 247:770-777.

154. Руффо Р., Р. Фатхи, Д. Дж. Ким, Ю. Х. Юнг,

С. М. Мари и Д. К. Ким. 2013. Анализ импеданса положительного электрода Na 0,44 MnO2 для обратимых натриевых батарей в органическом электролите. Электрохим. Акт 108:575-582.

155. Такачи М., Т. Мацуда и Ю. Моритомо. 2013. Гексацианоферрат кобальта в качестве катодного материала для вторичной батареи Na+. заявл. физ. Экспресс 6:2.

156. Д’Ариенцо М., Р. Руффо, Р. Скотти, Ф. Мораццони, К. М. Мария и С. Полицци. 2012. Слоистый Na0,71CoO2: мощный кандидат на роль жизнеспособных и высокоэффективных натриевых батарей. физ. хим. хим. физ. 14:5945-5952.

157. Lu, YH, L. Wang, JG Cheng и

JB Goodenough. 2012. Берлинская лазурь: новая основа электродных материалов для натриевых батарей. хим. коммун. 48:6544-6546.

158. Ге, П. и М. Фультье. 1988. Электрохимическое внедрение натрия в графит. Ионика твердого тела 28–30 (часть 2): 1172–1175.

159. Венцель С., Т. Хара, Дж. Янек и П. Адельхельм. 2011. Натрий-ионные батареи при комнатной температуре: повышение производительности углеродных анодных материалов с помощью стратегий шаблонирования. Энерг. Окружающая среда. науч. 4:3342-3345.

160. Cao, Y.L., L.F. Xiao, M.L. Sushko, W. Wang, B. Schwenzer, J. Xiao, et al. 2012. Введение ионов натрия в полые углеродные нанопроволоки для аккумуляторных батарей. Нано Летт. 12:3783-3787.

161. Shao, Y.Y., J. Xiao, W. Wang, M. Engelhard,

X.L. Chen, Z.M. Nie, et al. 2013. Поверхностное накопление энергии ионов натрия в наноклеточных углеродных пенах. Нано Летт. 13:3909-3914.

162. Qian, J.F., X.Y.Wu, Y.L.Cao, X.P.Ai, and H.X.Yang. 2013. Высокая емкость и производительность аморфного фосфора для натрий-ионных аккумуляторов. Ангью. хим. Междунар. Редактировать. 52:4633-4636.

163. Kim, Y., Y. Park, A. Choi, N.S. Choi, J. Kim, J. Lee, et al. 2013. Аморфный красный фосфорно-углеродный композит как многообещающий анодный материал для натрий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 25:3045-3049.

164. Харихаран С., К. Сараванан, В. Рамар и П. Балая. 2013. Рационально разработанный анодный материал двойного назначения для литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов: тематическое исследование экологически чистого Fe3O4. физ. хим. хим. физ. 15:2945-2953.

165. Bi, Z.H., M.P. Paranthaman, P.A. Menchhofer, R.R. Dehoff, C.A. Bridges, M.F. Chi, et al. 2013.

Самоорганизующиеся массивы аморфных нанотрубок TiO2 на пористой пене Ti для перезаряжаемых литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. Дж. Источники питания 222:461-466.

166. Zhu, H.L., Z. Jia, YC Chen, N. Weadock,

J.Y. Wan, O. Vaaland, et al. 2013. Оловянный анод для натрий-ионных аккумуляторов с использованием натурального древесного волокна в качестве механического буфера и резервуара электролита. Нано Летт. 13:3093-3100.

167. Liu, Y.H., Y.H. Xu, YJ Zhu, J.N. Culver,

C.A. Lundgren, K. Xu, et al. 2013. Покрытые оловом вирусные нанолеса в качестве анодов натрий-ионных аккумуляторов. АКС Нано 7:3627-3634.

168. Датта М.К., Р. Эпур, П. Саха, К. Кадакиа, С.К. Парк и П.Н. Кума. 2013. Нанокомпозиты на основе олова и графита: потенциальный анод для натрий-ионных батарей. Дж. Источники энергии 225:316-322.

169. Su, D.W., H.J. Ahn, and G.X. Wang. 2013. Графеновые нанокомпозиты SnO2@ в качестве анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов с превосходными электрохимическими характеристиками. хим. коммун. 49:3131-3133.

170. Сюй, Ю. Х., Ю. Дж. Чжу, Ю. Х. Лю и К. С. Ван. 2013. Электрохимические характеристики композитных анодов из пористого углерода и олова для натрий-ионных и литий-ионных аккумуляторов. Доп. Энерг. Матер. 3:128-133.

171. Huang, J.P., D.D. Yuan, H.Z. Zhang, Y.L. Cao, G.R. Li, H.X. Yang, et al. 2013. Электрохимическое хранение натриевых нанотрубок TiO2(B) для натрий-ионных аккумуляторов. RSC Adv. 3:12593-12597.

172. Чен В. и Д. Дэн. 2015. Сдутые углеродные наносферы, инкапсулирующие олово, декорированные слоистыми трехмерными углеродными структурами для недорогих натрий-ионных аккумуляторов. ACS Sustain. хим. англ. 3:63-70.

США Электричество: электрические системы и устройства Патенты и патентные заявки (класс 361)

Безопасность и защита систем и устройств (класс 361/1)

• Подавление дуги в точке переключения (т. е. включает полупроводниковый выключатель) (класс 361/2)
• Защита конденсатора (класс 361/15)
• Защитные цепи регулятора напряжения (класс 361/18)
• Схемы защиты сверхпроводников (Класс 361/19)
• Цепи защиты генератора (Класс 361/20)
• Цепи защиты компрессора (Класс 361/22)
• Цепи реагирования на защитное состояние двигателя (класс 361/23)
• Защита трансформатора (Класс 361/35)
• Защита от замыкания на землю (класс 361/42)
• Реакция на превышение скорости (класс 361/51)
• Путем регулирования источника или нагрузки (например, поле генератора отключено) (класс 361/52)
• Шунтирование нагрузки с помощью средств реагирования на неисправности (например, ломовой цепи) (класс 361/54)
• Вставка импеданса (класс 361/58)
• Цепь автоматически восстанавливается только после устранения неисправности (класс 361/59).
• Защита фидера в распределительных сетях (класс 361/62)
• Последовательно соединенные секции с неисправным разъединителем секций (класс 361/67)
• Автоматическое повторное включение (класс 361/71)
• С анализатором цепей чередования фаз (класс 361/76)
• Реагирует на обратную фазу (класс 361/77)
• Со средствами сравнения конкретных количеств (класс 361/78)
• Со специальным датчиком неисправности, реагирующим на напряжение (класс 361/88)
• С датчиком неисправности, реагирующим на определенный ток (класс 361/93. 1)
• Разрыв цепи по тепловому датчику (класс 361/103)
• Со специальной линией передачи (например, охраняемой) (Класс 361/107)
• Слишком большая неисправность приводит к неработоспособности выключателя (класс 361/109).)
• Кратковременное отсутствие реакции (например, игнорирует скачок напряжения в линии передачи) (класс 361/110)
• Переходный отклик (класс 361/111)
• Со средствами космического разряда (Класс 361/112)
• С настроенной схемой (класс 361/113)
• С ручным или автоматическим отключением выключателя и ручным повторным включением (Класс 361/114)
• Со специальным автоматическим выключателем или структурой управления (класс 361/115)
• Рассеивание высокого напряжения (например, грозовой разрядник) (класс 361/117)

Цепи управления электромагнитными устройствами (Класс 361/139)

• Включая компенсацию теплового изменения электромагнитного устройства (класс 361/140)
• Включая сверхпроводимость (класс 361/141)
• Включая корпус (Класс 361/142)
• Системы намагничивания, размагничивания или управления магнитным полем (класс 361/143)
• Включая прибор (например, счетчик-реле) (класс 361/157)
• Включая средства для использования или компенсации наведенной ЭДС электромагнитного устройства (класс 361/159)
• Для реле или соленоидов (Класс 361/160)

Цепи управления для реле неэлектромагнитного типа (например, тепловые реле) (класс 361/211)

Разрядка или предотвращение накопления электрического заряда (например, статического электричества) (класс 361/212)

• Облучением заряженным газом (класс 361/213)
• бумаги или машины для обработки бумаги (класс 361/214)
• О хранении, опасных зонах или обращении с жидкостями (класс 361/215)
• Конструктивно объединены со зданием или транспортным средством (класс 361/216)
• Специальные средства проводимости или рассеиватели (класс 361/220)

Электрическая зарядка предметов или материалов (класс 361/225)

• Твердые частицы (например, жидкости со взвешенными частицами) (класс 361/226)
• Облучением заряженным газом (класс 361/229)

Средства, генерирующие или проводящие электрический заряд (например, зарядка газов) (класс 361/230)

• Модификация электрического заряда окружающей среды (класс 361/231)
• Для применения к живым существам (Класс 361/232)
• Использование сил электрического заряда или поля (класс 361/233)
• Со специальным источником питания (класс 361/235)

Системы обработки сигналов электрической скорости (класс 361/236)

• С центробежными грузами (Класс 361/237)
• Обнаружение скольжения и схемы (класс 361/238)
• С аналоговым электрическим сигналом скорости (класс 361/239)
• Включая генераторы частоты (класс 361/240)
• Два положения (например, вкл-выкл) (класс 361/241)
• Со сравнением скорости (класс 361/242)
• Синхронизация валов (Класс 361/243)

Изменение полярности (класс 361/245)

• Автоматический (класс 361/246)

Системы зажигания (класс 361/247)

• Для взрывных устройств (класс 361/248)
• Для электроискрового зажигания (Класс 361/253)
• Для ламп накаливания (Класс 361/264)

Системы и процессы размагничивания (класс 361/267)

Трансформаторы и катушки индуктивности со встроенным переключателем, конденсатором или замком (например, катушкой зажигания) (класс 361/268)

• С замком для предотвращения несанкционированного использования (класс 361/269)
• С емкостным элементом (класс 361/270)

Электростатические конденсаторы (класс 361/271)

• С защитными или компенсационными средствами (Класс 361/272)
• Криогенный (класс 361/276)
• Переменная (класс 361/277)
• Фиксированный конденсатор (класс 361/301. 1)

Корпус или монтажные узлы с различными электрическими компонентами (класс 361/600)

• Для систем и устройств распределения электроэнергии (Класс 361/601)
• Для электронных систем и устройств (Класс 361/679.01)
• Контактные банки (класс 361/822)
• Клеммная колодка (Класс 361/823)
• Опорные кронштейны (Класс 361/825)
• Распределение проводов (например, жгуты, стойки и т. д.) (класс 361/826)
• Рама (Класс 361/829)
• Блок предохранителей (класс 361/833)
• Устройство извлечения предохранителя (класс 361/835)
• Для трансформатора (Класс 361/836)
• Для выключателя или предохранителя (класс 361/837)

Электролитические системы или устройства (класс 361/500)

• Кулонометр (т. е. электрохимический таймер) (класс 361/501)
• Двухслойный электролитический конденсатор (класс 361/502)
• Жидкостно-электролитический конденсатор (класс 361/503)
• Твердый электролитический конденсатор (например, сухой электролитический конденсатор) (класс 361/523)
• Системы (например, несколько ячеек, резервное возбуждающее напряжение) (класс 361/434)
• Тип прерывания тока (например, автоматический выключатель, преобразователи постоянного тока в импульсный) (класс 361/435)
• Выпрямители (Класс 361/436)

Разное (класс 361/437)

Коллекции иностранных патентов

Иностранные документы, относящиеся к классу (Класс 361/FOR000)

Безопасность и защита систем и устройств (361/1)

• Со специальным датчиком неисправности, реагирующим на напряжение (361/88)

Безопасность и защита систем и устройств (361/1)

• С датчиком неисправности, реагирующим на определенный ток (361/93) (класс 361/FOR101)

Корпус или монтажные узлы с различными электрическими компонентами (361/600)

• Для электронных систем и устройств (361/679) (Класс 361/FOR102)

Американский минералог Содержание 1966

Содержание Том 51 – 1966  

Н. У.К. 1 И 2,
ЯНВАРЬ-ФЕВРАЛЬ 1966

Уэмулит, Na 4 MgV 10 O 28 ·24H 2 O, новый гидрованадат натрия и магния из шахты Уэмул, провинция Мендоса, Аргентина Загрузить отсканированный PDF-файл	н.э. Гордильо, Э. Линарес, Р. О. Тубес и Х. Винчелл 1
Фазовые соотношения в системе серебро-теллур Загрузить отсканированный файл PDF	Ф. К. Крачек, С.Дж. Ксанда и Л.Дж. Кабри 14
Костовит, теллурид золота и меди из Болгарии Загрузить отсканированный PDF-файл	Г. Терзиев 29
Камаситовые и тэнитовые надстройки и метастабильная тетрагональная фаза в железных метеоритах Загрузить отсканированный PDF-файл	А. Р. Рамсден и Э. Н. Кэмерон 37
Дженнит, новый минерал Загрузить отсканированный PDF-файл	А. Б. Карпентер, Р. А. Чалмерс, Дж. А. Гард, К. Спикман и Х. Ф. У. Тейлор 56
Брусит в альпийских серпентинитах Загрузить отсканированный PDF-файл	П. Б. Хостетлер, Р. Г. Коулман, Ф. А. Мамптон и Б. В. Эванс 75
Диагенетический полигалит в недавней соли из Нижней Калифорнии. Загрузите отсканированный PDF-файл	Уильям Т. Хользер 99
Константы ионного обмена природных стекол электродным методом Загрузить отсканированный PDF-файл	Альфред Х. Трусделл 110
Уточнение структуры гематита Загрузить отсканированный PDF-файл	Р. Л. Блейк и Р. Э. Хессевик, Тибор Золтай и Ларри В. палец 123
Содержание никеля и железа во включении перидотита и родственного оливина из щелочно-оливиновый базальт Загрузить отсканированный PDF-файл	Роберт Б. Forbes и Шохей Банно 130
Синтетика бромеллит. III. Некоторые оптические свойства Загрузить отсканированный PDF-файл	Х. В. Ньюкирк, Д. К. Смит и Дж. С. Кан 141
Система номенклатуры редкоземельных минералов Загрузить отсканированный PDF-файл	А. А. Левинсон 152
Расчет поправок на поглощение и значение конечного эффекта Загрузить отсканированный PDF-файл	Чарльз В. Бернем 159
Кристаллическая структура метатренгита и его связь со стренгитом и фосфофиллит Загрузить отсканированный PDF-файл	Пол Б. Мур 168
Физические свойства кальциевого лабрадорита из округа Лейк, штат Орегон. Загрузить отсканированный PDF-файл	Д. Б. Стюарт, Г. В. Уокер, Т. Л. Райт и Дж. Дж. Фэйи 177
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:  Бюргерит, новый вид турмалина Загрузить отсканированный PDF-файл	Габриэль Донней, К. О. Ингамеллс и Брайан Мейсон 198
Новый анализ косирита с острова Пантеллерия Загрузить отсканированный PDF-файл	Э. Г. Зиес 200
Влияние магния на образование апатит Загрузить отсканированный PDF-файл	Дейл Р. Симпсон 205
Грейгит из Лохана месторождение хрома, Македония Загрузить отсканированный PDF-файл	Душан Р. Радусинович 209
Синий синтетический кварц Загрузите отсканированный PDF-файл	Д. Л. Вуд и А. А. Боллман 216
Почернение природного кварца γ-облучением Загрузить отсканированный PDF-файл	Чарльз Дж. Риттер и Уильям Х. Деннен 220
Уэвеллит из септариевых конкреций недалеко от Милана, штат Огайо. Загрузить отсканированный PDF-файл	К. Хайд и Р. А. Лэнди 228
Озерная глауконитовая слюда из плювиального озера Лейк-Маунд, Линн и Терри Округа, Техас Загрузить отсканированный PDF-файл	В. Т. Парри и Си Си Ривз младший 229
Дегидратация диаспоры при давлении воды от 15 до 15000 фунтов на квадратный дюйм. Загрузить отсканированный PDF-файл	Джон Н. Вебер 235
Рентгеновский метод определения состава магниевой шпинели Загрузить отсканированный PDF-файл	Уолтер С. Аллен 239
Происхождение механического двойникования у галенита Загрузить отсканированный PDF-файл	Кеннет Д. Лайалл 243
Отзывы о книге Загрузить отсканированный PDF-файл	248
Уведомления Загрузить отсканированный PDF-файл	257
Тезисы докладов, Совместное заседание Минералогического общества Америки с Американской кристаллографической ассоциацией, 27 июня – 2 июля 1919 г. 65 Загрузить отсканированный PDF-файл	258

Н.У.К. 3 И 4,
МАРТ-АПРЕЛЬ 1966 ГОДА
ЧАСТЬ 1

водные никель-магниевые силикаты – группа гарниерита Загрузить отсканированный PDF-файл	Джордж Т. Фауст 279
Петрология и минералогия района Маунт-Роза, округов Эль-Пасо и Теллер, Колорадо. II. пегматиты Загрузить отсканированный PDF-файл	Э. Б. Гросс и Э. Вт. Генрих 299
Обменные равновесия монтмориллонита со стронцием-натрием-цезием Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Р. Элиасон 324
Эклогит, перидотит и пироп из округа Навахо, Аризона и Нью-Мексико Загрузить отсканированный PDF-файл	М. Дж. О’Хара и Э. Л. П. Мерси 336
Фазовые соотношения хлоритов в системе MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 -H 2 O Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Дж. Фосетт и Х. С. Йодер 353
Церийский везувиан из Калифорнии. Загрузить отсканированный PDF-файл	Джозеф Мердок и Бланш Л. Ингрэм 381
Эффекты изоморфного замещения в гидротермально синтезированном тоберморите Загрузить отсканированный PDF-файл	Сидни Даймонд, Джо Л. Уайт и В. Л. Долч 388
Фазовые равновесия в известково-силикатных роговиках, округ Льюис и Кларк, штат Монтана Загрузить отсканированный PDF-файл	Уильям Г. Мелсон 402
Причина окраски вейвеллита из Даг-Хилл, штат Арканзас. Загрузить отсканированный PDF-файл	Маргарет Д. Фостер и Вальдемар Т. Шаллер 422
Размеры элементарной ячейки и ионные замещения в обычных клинопироксенах Загрузить отсканированный PDF-файл	К. Вишванатан 429
Связь между основным сульфатом железа и плюмбоярозитом Загрузить отсканированный PDF-файл	WG Mumme и Т. Р. Скотт 443
Электронно-микроскопическое исследование дегидроксилированных слюд Загрузить отсканированный файл PDF	М. Накахира и М. Уда 454
Рентгеноспектрографическое определение соотношения гафний-цирконий в циркониевых минералах Загрузить отсканированный PDF-файл	А. М. Абдель-Гавад 464
Термолюминесценция флюорита и возраст отложения Загрузить отсканированный PDF-файл	Фрэнк Н. Бланшар 474
Анальцит в отложениях Newcastle Coal Measure в Сиднее Бассейн, Австралия Загрузить отсканированный PDF-файл	Ф. К. Лофнан 486
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:  Гидротермальный синтез минералов группы монтмориллонита из каолинита, кварца и различных карбонатов Загрузить отсканированный PDF-файл	А. А. Левинсон и Р. В. Виан 495
Заметка об исследовании пирита в обычном дифференциальном термическом аналитическое оборудование Загрузить отсканированный файл PDF	В.Ф. Коул и Д. Н. Крук 499
Берилл в тактитовом корпусе из Монтаны Загрузить отсканированный PDF-файл	Ральф Х. Кинг 502
Новые данные о реблингите Загрузить отсканированный PDF-файл	Франклин Ф. Фойт-младший 504
Полые волокна хризотила Загрузить отсканированный PDF-файл	Р. А. Клифтон-младший, Чарльз У. Хаггинс и Х. Р. Шелл 508
Сложные щелочные оксиды титана A x (B y Ti 8-y )O 16 структурного типа α-MnO 2 Загрузить отсканированный PDF-файл	Г. Байер и В. Хоффман 511
Обратное фазовое соотношение при образовании нефелина и карнегиита из система каолинит — карбонат натрия Загрузить отсканированный PDF-файл	Ясуси Кубо, Горо Ямагути и Комэй Касахара 516
Борат скандия, СКБО 3 Загрузить отсканированный PDF-файл	Альбрехт Бидл 521
Оптические свойства метаморфического альбита Загрузить отсканированный PDF-файл	Мария Л. Кроуфорд 523
Размерный и композиционный контроль роста граната минералогическая среда Загрузить отсканированный PDF-файл	Рэндалл Л. Гресенс 524
Новые названия минералов Загрузить отсканированный PDF-файл	Майкл Флейшер 529
Отзывы о книге Загрузить отсканированный PDF-файл	535
Уведомления Загрузить отсканированный PDF-файл	545

ЧАСТЬ 2

Н. У.К. 5 И 6,
МАЙ-19 ИЮНЯ66

Кокониноит, новый урановый минерал из Юты и Аризоны Загрузить отсканированный PDF-файл	Э. Дж. Янг, А. Д. Уикс и Роберт Мейровиц 651
Плагиоклаз-шпинель-графитовые ксенолиты в металлических железосодержащих базальтах, Диско остров, Гренландия Загрузить отсканированный PDF-файл	Уильям Г. Мелсон и Джордж Свитцер 664
Гаспеит, (Ni,Mg,Fe)(СО 3 ) 2 , новый карбонат с полуострова Гаспе, Квебек. Загрузить отсканированный PDF-файл	Д. В. Колс и Дж. Л. Родда 677
Серпентинизация как метасоматический процесс постоянного объема Загрузить отсканированный PDF-файл	Т. П. Тайер 685
Морфология хризотил-асбеста по данным адсорбции азота Загрузить отсканированный файл PDF	А. В. Науманн и У. Х. Дрешер 711
Экспериментальное исследование отсутствия лейцита в плутонических породах. Загрузить отсканированный PDF-файл	С. М. Scarfe, WC Luth и О. Ф. Таттл 726
Плавление твердых растворов анальцитов в системе NaAlSiO 4 -NaAlSi 3 O 8 -H 2 O Загрузить отсканированный файл PDF	Тж. Питерс, В. К. Лют и О. Ф. Таттл 736
Доказательства наличия цепей типа [(SiO 3 ) 5 ]{бесконечности} в инесите, как показано в рентгеновском и инфракрасном диапазонах исследования поглощения Загрузить отсканированный PDF-файл	Уильям Р. Райалл и Ян М. Тредголд 754
Мирмекит в чарноките с юго-запада Нигерии. Загрузить отсканированный PDF-файл	Фред Х. Хаббард 762
Спектры оптического поглощения железа в породообразующих силикатах Загрузить отсканированный PDF-файл	Уильям Б. Уайт и Кеннет Л. Кистер 774
Некоторые наблюдения за осцилляторной зональностью и кристаллизацией магматических плагиоклаз Загрузить отсканированный PDF-файл	Ю. Боттинга, А. Кудо и Д. Вайль 792
Вариации состава плагиоклазового полевого шпата из базальтового лавового потока Загрузить отсканированный PDF-файл	Джерри М. Хоффер 807
Дальнейшее уточнение кристаллической структуры куммингтонита, (Mg,Fe) 7 (Si 4 O 11 ) 2 (OH) 2 Загрузить отсканированный PDF-файл	Карл Ф. Фишер 814
Карбонатсодержащий апатит из городка Фарадей, Онтарио, Канада. Загрузить отсканированный PDF-файл	Р. А. Гулбрандсен, Дж. Р. Крамер, Л. Б. Битти и Р. Э. 819 мая
Минералогия иллитов и смешанопластовых иллит/монтмориллониты Загрузить отсканированный PDF-файл	Джон Хауэр и Томас К. Моватт 825
Предлагаемая терминология для многослойных глинистых минералов Загрузить отсканированный PDF-файл	Ф. Дональд Блосс 855
Влияние выветривания на структуру глинистых минералов слюдяного типа Загрузить отсканированный PDF-файл	Неджип Гювен и Пол Ф. Керр 858
Природа комплексов гидроксид алюминия-монтмориллонит. Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Э. Брайдон и Х. Кодама 875
Уточнение структуры сульванита Загрузить отсканированный PDF-файл	Феликс Дж. Тройер 890
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:  Электронно-зондовое определение межэлементные отношения в марганцевых конкрециях Загрузить отсканированный PDF-файл	Роджер Г. Бернс и Д. В. Фюрстенау 895
Катионообменные свойства вайракита и анальцима Загрузите отсканированный PDF-файл	Л. Л. Эймс-младший 903
Богатый кремнеземом шабазит из формации Барстоу, округ Сан-Бернардино, Южная Калифорния Загрузить отсканированный PDF-файл	Артур Дж. Гуд, 3-й и Ричард А. Шеппард 909
Дисперсия в поперечной осевой плоскости в эпидидимите Загрузить отсканированный PDF-файл	Оле В. Петерсен 916
Определение ориентации индикатрисы и 2V со столиком шпинделя: предостережение и тест Загрузить отсканированный PDF-файл	Хедли Г. Райт 919
Верхняя устойчивость мусковита Загрузить отсканированный PDF-файл	Б. Вельде 924
Шрёкингерит из уранового района озера Амброзия Загрузить отсканированный PDF-файл	В. Я. Барчак 929
Микропикнометр для определения удельного веса минералов Загрузить отсканированный PDF-файл	Ирвинг Мэй и Джон Мариненко 931
Палермо “hühnerkobelite” – это аллуаудит. Загрузить отсканированный PDF-файл	Д. Джером Фишер 935
Ответ профессору Д. Дж. Фишеру Загрузить отсканированный файл PDF	Пол Б. Мур 939
Отзывы о книге Загрузить отсканированный PDF-файл	941
Уведомления Загрузить отсканированный PDF-файл	947

 
НЕТ. 7 ИЮЛЯ 1966

Роддерит, новый минерал из метеорита Индарч Загрузить отсканированный PDF-файл	Луи Х. Фукс, Клиффорд Фрондель и Корнелис Кляйн-младший. 949
Кристаллическая структура жадеита, NaAlSi 2 O 6 Загрузить отсканированный PDF-файл	Ч. Т. Превитт и Чарльз У. Бернем 956
Система акмит-диопсид и ее влияние на отношения устойчивости природных пироксены акмит-геденбергит-диопсидового ряда Загрузить отсканированный PDF-файл	Кензо Яги 976
Приближенный метод вычисления изотропных скоростей звука с использованием преломляющий данные индекса Загрузить отсканированный PDF-файл	Орсон Л. Андерсон 1001
Кристаллическая структура миззонита, скаполита, богатого кальцием и карбонатами. Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Дж. Папике и Невилл С. Стефенсон 1014
Зойзит-рутиловый камень из округа Лос-Анджелес, Калифорния. Загрузить отсканированный PDF-файл	А. К. Темпл 1028
Природа составляющих слоев рекрита Загрузить отсканированный PDF-файл	Х. Кодама 1035
Отобранные глины Большого Бассейна Загрузить отсканированный PDF-файл	Неджип Гювен и Пол Ф. Керр 1056
Полиморфизм кордиерита I: Кристаллическая структура низкого кордиерита Загрузить отсканированный PDF-файл	Г. В. Гиббс 1068
Щелочные породы и карбонатиты каньона реки Арканзас, округ Фремонт, Колорадо. 3. Аметистовые карбонатиты Загрузить отсканированный PDF-файл	E. Wm. Генрих и Джоэл Р. Шаппирио 1088
Хендриксит, новый вид слюды Загрузить отсканированный PDF-файл	Клиффорд Фрондель и Джун Ито 1107 г.
Кристаллическая структура двухслойного Mg-вермикулит Загрузить отсканированный PDF-файл	Харуо Широзу и С. В. Бейли 1124
Органический доломит от Point Фермин, Калифорния Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Х. Споттс и С. Р. Сильверман 1144
Термолюминесценция кальцита от сильного гамма-излучения дозы Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Э. Ваз и Э. Дж. Зеллер 1156
Стабильность, параметры решетки и тепловое расширение β-кристобалита Загрузить отсканированный PDF-файл	Ф. Аументо 1167
Значение богатых железом силикатов в хондрите Мезо-Мадарас Загрузить отсканированный PDF-файл	Роберт Т. Додд-младший, В. Рэндалл Ван Шмус и Урсула Б. Марвин 1177
Минералогические исследования обломков Гномского события под Карлсбадом, Нью-Йорк Мексика Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. С. Кан и Д. К. Смит 1192
Влияние текстуры образца на дегидроксилирование хризотила Загрузить отсканированный PDF-файл	А. В. Науманн и У. Х. Дрешер 1200
Минералогические Примечания:  Значение габитуса и морфологии вульфенита Загрузить отсканированный PDF-файл	Сидни А. Уильямс 1212
Элементарная ячейка тарбутита Zn 2 (PO 4 )(OH) и парадамита Zn 2 (AsO 4 )(OH) Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Дж. Финни 1218
Смеси гексагонального и моноклинного пирротина и определение содержания металла содержание пирротина по рентгенограмме Загрузить отсканированный PDF-файл	Р. Г. Арнольд 1221
Необычная структура песочных часов из авгита Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Престон 1227
Чашки для образцов и способ боковой упаковки рентгеновского дифрактометра образцы Загрузить отсканированный PDF-файл	Энн Мари Быстрём-Асклунд 1233
Приготовление шлифы фрагментарных материалов с использованием эпоксидной смолы Загрузить отсканированный PDF-файл	Ричард Д. Ханьи 1237
Использование бинокулярного микроскопа для ориентации монокристаллов Загрузить отсканированный PDF-файл	Пол Д. Робинсон 1243
Синтетические поллуциты in the system Cs 2 O·Al 2 O 3 ·4SiO 2 -Cs 2 O·Fe 2 O 3 ·4SiO 2 -H 2 O – their фазовые отношения и физические свойства: обсуждение Загрузить отсканированный PDF-файл	О. К. Копп и Г. В. Кларк 1243
Объявление Загрузить отсканированный PDF-файл	1245

НЕТ. 8 АВГУСТА 1966

Указатель новых названий минералов, дискредитированных минералов и изменений минералогических Номенклатура в томах 1–50 журнала The American Mineralogist	Майкл Флейшер
Предисловие Загрузить отсканированный PDF-файл	1247
Введение Загрузить отсканированный PDF-файл	1248
Таблица 1. Алфавитный указатель новых минералов, дискредитированных минералов и изменения минералогическая номенклатура Загрузить отсканированный PDF-файл	1251
Таблица 2. Классификация по анионным группам Загрузить отсканированный PDF-файл	1327
Таблица 3. Классификация по элементы Загрузить отсканированный PDF-файл	1336

Н.У.К. 9 И 10.
СЕНТЯБРЬ-ОКТЯБРЬ 1966

Сольвус щелочного полевого шпата в системе Na 2 O-K 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -H 2 O Загрузите отсканированный PDF-файл	В. К. Лют и О. Ф. Таттл 1359
Физические свойства анортоклаза из Антарктида Загрузить отсканированный PDF-файл	Юджин Л. Будетт и Артур Б. Форд 1374
Бариевые полевые шпаты из Франклина, Нью-Джерси Загрузить отсканированный PDF-файл	Клиффорд Фрондель, Джун Ито и Джон Г. Хендрикс 1388
Вирджиния метамикт минералы: перьерит и чевкинит Загрузить отсканированный PDF-файл	Ричард С. Митчелл 1394
Цинциановый эгирин-авгит и джефферсонит из Франклина, Нью-Джерси Загрузить отсканированный PDF-файл	Клиффорд Фрондел и Джун Ито 1406
Петрология базальтов Карроо в Басутоленде Загрузить отсканированный файл PDF	К. Г. Кокс и Г. Хорнунг 1414
Петрология и минералогия района Маунт-Роза, округов Эль-Пасо и Теллер, Колорадо. III. Лампрофиры и месторождения полезных ископаемых Загрузить отсканированный PDF-файл	Э. Б. Гросс и Э. Вм. Генрих 1433
Умиатский бентонит: необычный монтмориллонит из Умиата, Аляска. Загрузить отсканированный PDF-файл	Дуэйн М. Андерсон и Роберт С. Рейнольдс 1443
Свободная энергия образования каолинита от растворимости измерения Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. А. Киттрик 1457
Источник ферромагнетизма в цирконе Загрузить отсканированный PDF-файл	р. Р. Льюис и Ф. Э. Сенфтл 1467
Фтор-хлорокси-апатит и сфен от Кристалла Пегматит Лоде, недалеко от Игла, Колорадо Загрузить отсканированный PDF-файл	Эдвард Дж. Янг и Элейн Л. Мансон 1476
Катоптрит и пирохроитовые структуры с начинкой из йитманита Загрузить отсканированный PDF-файл	Пол Б. Мур 1494
Новый тип трехжелезистого турмалина Загрузить отсканированный PDF-файл	Клиффорд Фрондель, Альбрехт Бидль и Джун Ито 1501
Метеоритный рутил Загрузить отсканированный PDF-файл	Питер Р. Бусек и Клаус Кейл 1506
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:  Марганец- и содержащий стронций фторапатит из пегматита Peerless, Южная Дакота Загрузить отсканированный PDF-файл	Эдвард Дж. Янг, Дуглас М. Шеридан и Элейн Л. Мансон 1516
Стабильность и свойства синтетического пироксена CaAl 2 SiO 6 Загрузить отсканированный PDF-файл	Джеймс Фред Хейс 1524
Рентгеновская кристаллография ринкита Загрузить отсканированный PDF-файл	Глауко Готтарди 1529
Макинавит из конгломератов Витватерсранда Загрузить отсканированный PDF-файл	Манфред Шидловски и Иоахим Оттеманн 1535
Применение методов пластического пилинга к изучению силикатных пород Загрузить отсканированный PDF-файл	Дэниел С. Баркер 1541
“Карнацитовые и тэнитовые надстройки и метастабильная тетрагональная фаза в железные метеориты.” Исправление Загрузить отсканированный PDF-файл	А. Р. Рамсделл и Э. Н. Кэмерон 1544
Новые названия минералов Загрузить отсканированный файл PDF	М. Флейшер 1546
Отзывы о книге Загрузить отсканированный PDF-файл	1555
Майское собрание Минералогического общества Америки Загрузить отсканированный PDF-файл	1560
Уведомления Загрузить отсканированный PDF-файл	1564

Н.У.К. 11 И 12,
19 НОЯБРЯ-ДЕКАБРЯ66

Целлерит и метацелерит, новые уранилкарбонаты Загрузить отсканированный PDF-файл	Р. Г. Коулман, Д. Р. Росс и Р. Мейровиц 1567
Кристаллическая структура флюэллит, Al 2 PO 4 F 2 (OH)·7H 2 O Загрузить отсканированный PDF-файл	Брайан Б. Гай и Г. А. Джеффри 1579
Микроэлементы в щелочных полевых шпатах, Quadrilatero Ferrifero, Минас-Жерайс, Бразилия Загрузить отсканированный PDF-файл	Норман Герц и К.В. Дутра 1593
Термодинамические свойства алюминия силикаты Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Л. Холм и О. Дж. Клеппа 1608
Барий-ванадиевый мусковит и ванадиевый турмалин из Марипозы округ, Калифорния Загрузить отсканированный PDF-файл	Кеннет Г. Снетсингер 1623
Минералогические исследования каолинит-галлуазитовых глин: Часть IV. Плитчатый минерал со структурным набуханием и усадкой Загрузить отсканированный PDF-файл	Персио де Соуза Сантос, Хелена де Соуза Сантос и Г. В. Бриндли 1640 г.
Иллит: модель, основанная на сорбционном поведении цезия Загрузить отсканированный PDF-файл	H. E. Годетт, Р. Э. Грим и К. Ф. Мецгер 1649 г.
Влияние молекулярной структуры и pH на адсорбцию 13 с -триазин составы на монтмориллоннитовой глине Загрузить отсканированный PDF-файл	Дж. Б. Вебер 1657
Минералогия анортозита Лабривилля, Квебек Загрузить отсканированный PDF-файл	Альфред Т. Андерсон-младший 1671 г.
Рентгеноструктурное исследование синтетических членов пироморфитовая серия Загрузить отсканированный PDF-файл	У. Э. Бейкер 1712
Неупорядоченный ортопироксен в метеоритах Скачать отсканированный PDF	Сидней С. Поллак 1722
Связи между параметрами клеток и химическим составом моноклинных амфиболы Загрузить отсканированный PDF-файл	Патриция А. Колвилл, В. Г. Эрнст и М. К. Гилберт 1727 г.
Замена минерального фосфата магния на озере Моно, Калифорния Скачать отсканированный PDF	Льюис Х. Коэн и Пол Х. Риббе 1755 г.
Бредижите, ларнит и γ-дикальциевые силикаты из Мраморного каньона Загрузить отсканированный PDF-файл	Томас Э. Бридж 1766
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:  Ионы аммония в серицитах Загрузить отсканированный PDF-файл	Цутому Ямамото и Мицуоки Накахира 1775 г.
Вариации базальных расстояний мусковита в силлиманитсодержащих пелитовых сланцах на северо-западе штата Мэн Загрузить отсканированный PDF-файл	Чарльз В. Гвидотти 1778 г.
Внешняя удельная поверхность вермикулита Загрузить отсканированный PDF-файл	г. К. В. Раман и М. М. Мортленд 1787
Отношения плавления KAlSi 3 O 8 : влияние давления до 40 килобар Загрузить отсканированный PDF-файл	Д. Х. Линдсли 1793 г.
Вкрапленники шипоносных титаномагнетитов из трахиандезитов, о. Ики, Япония Загрузить отсканированный PDF-файл	Кенитиро Аоки 1799
Размеры ячейки и пространственная группа тамаругита Загрузить отсканированный PDF-файл	Пол Д. Робинсон, Дж. Х. Фанг и Ф. Д. Блосс 1805 г.
Выращивание монокристаллов ZrO 2 и HfO 2 из ПбФ 2 Загрузить отсканированный PDF-файл	А. Б. Чейз и Джудит А. Осмер 1808 г.
Какоксенит из Арканзаса Загрузить отсканированный PDF-файл	Д. Джером Фишер 1811
Новые названия минералов Загрузить отсканированный PDF-файл	Майкл Флейшер 1815
Отзывы о книге Загрузить отсканированный PDF-файл	1821
Уведомления Загрузить отсканированный PDF-файл	1825 г.
Указатель к Тому 51 Загрузить отсканированный PDF-файл	1829

Информация о томе в JSTOR

журнальная статья

Анналы Ботанического сада Миссури

Vol. 22, № 4 (ноябрь 1935 г.), стр. 867-874 (8 страниц)

Опубликовано: Missouri Botanical Garden Press

https://www. jstor.org/stable/2394176

Читать и скачивать

Вход через школу или библиотеку

Альтернативные варианты доступа

Для независимых исследователей

Читать онлайн

Читать 100 статей в месяц бесплатно

Подписаться на JPASS

Неограниченное чтение + 10 загрузок

С помощью личного кабинета вы можете читать до 100 статей каждый месяц за бесплатных .

Уже есть учетная запись? Войти

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 10 статей в формате PDF, чтобы сохранить их

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 120 статей в формате PDF, чтобы сохранить и сохранить

Предварительный просмотр

Предварительный просмотр

В 1914 году Анналы Ботанического сада Миссури, флагманский журнал программы научных публикаций, основан содержать исследовательские вклады сотрудников Сада, аспиранты Школы ботаники Генри Шоу в Вашингтоне университета, а также от приезжих ботаников, связанных с Садом. С тех пор «Анналы» превратились в один из мировых первые рецензируемые ботанические журналы, издаваемые ежеквартально, с упором на систематическую ботанику и таксономию. Статьи принимаются на английском и испанском языках от ботаников в Саду и от международного ботанического сообщества.

Ботанический сад Миссури был основан в 1859 году успешным англичанином. бизнесмена Генри Шоу и является старейшим ботаническим садом в США. На его 79 акрах расположены впечатляющие выставочные и демонстрационные сады, а также редкие коллекции ботанических, садоводческих и исторических материалов, а также архитектурно и исторически значимые здания. Сегодня Сад является крупное культурное учреждение, признанное национальным историческим памятником, и всемирно известный ботанический исследовательский центр. Издательство ботанического сада Миссури, неотъемлемая часть исследований Сада. подразделение, имеет более чем 100-летнюю историю научных публикаций. С публикация статьи Trelease в 189 г.0 программа феноменально выросла. Включает в себя два ежеквартальных научных журнала, серию книг по различным аспекты ботанических исследований и несколько флор, которые охватывают ботанически значимые области мира. Анналы ботанического сада Миссури, Основной научный журнал Гардена был основан в 1914 году и посвящен систематическая ботаника и систематика. «Анналы» известны своим традиционным монографии и обзоры родов растений, а также передовые статьи по молекулярная филогенетика и ее тематические вопросы по таким темам, как происхождение современных наземных экосистем и недавних открытий растений, животных, и другие королевства. Новон, журнал ботанической номенклатуры, начал в 1991 и содержит документы, устанавливающие новую номенклатуру сосудистых растений. и мохообразные. Количество страниц продолжает расти из года в год, показатель того, что важная ниша в сообществе ботанической систематики заполнена этим журналом. Монографии по систематической ботанике Ботанического института штата Миссури. Garden были основаны в 1978 году как способ сделать доступными длинные ботанические работы. как хорошо сделанные, отдельные тома. Серия включает в себя несколько однотематических трактаты, а также текущие названия, такие как Моховая флора Центральной Америки, Icones Pleurothallidinarum, Индекс хромосомных чисел растений, и многое другое. MBG Press также гордится тем, что является издателем нескольких региональных и национальные флоры, в том числе Китая, Мезоамерики, Никарагуа, Венесуэлы Гуаяна, Панама и др. Для получения полного списка и получения дополнительной информации об исследованиях в Ботаническом саду Миссури, см. www.mobot.org.

Этот предмет является частью коллекции JSTOR.
Условия использования см. в наших Условиях использования
Анналы ботанического сада Миссури © Издательство ботанического сада Миссури, 1935 г.
Запросить разрешения

Биоинтегрированные носимые системы: всесторонний обзор

%PDF-1. 4 % 41 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 65 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 147 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 25 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 37 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 131 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 5 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 16 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 85 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 127 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 24 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 94 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 46 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 31 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 68 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 128 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 58 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 1 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 127>>поток хͽ 0\75’j%B=K@*}ϻZ+ȍs.MaKȃ]NcgZwW{4″NX?_ÈA+oؠvy\tINP= конечный поток эндообъект 107 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 61 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 148 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 13 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 135 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 4 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 690 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 132 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 122 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 21 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 125 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 75 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 101 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 121 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 70 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 45 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 108 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 100 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 145 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 130 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,. . % конечный поток эндообъект 7 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 28 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 115 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 33 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 144 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 133 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 6 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 104 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 113 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 138 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 66 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 97 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 96 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 87 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 29 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 71 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 48 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 112 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 118 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 26 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 123 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 141 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 86 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 1490 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 134 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 11 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 54 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 98 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 55 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 52 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 105 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 120 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 88 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 390 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 93 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 50 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 126 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 38 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 136 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 35 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 44 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 12 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 62 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 1190 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 142 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 90 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 47 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 34 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 81 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 91 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 10 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 57 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 3 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 141>>поток xA DbQӸ4o(4|-ռ7w̳C;#::lt ;jEn,[DW8yH \9 rB_ԌH+ϮR’J!hG5{rs?M1 конечный поток эндообъект 53 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 78 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 73 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 14 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 20 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 90 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 84 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 106 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 67 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 77 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 140 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 18 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 23 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 36 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 32 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 42 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 1090 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 117 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 124 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 76 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 74 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 82 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 63 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 890 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 103 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 72 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 92 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 137 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 30 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 56 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 64 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 40 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 490 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 8 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 60 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 27 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 114 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 790 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 15 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 83 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 102 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 143 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 590 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 110 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 22 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 146 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 99 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 17 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 51 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 95 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 129 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 80 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 43 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 139 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 190 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 111 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 46>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#c\. р конечный поток эндообъект 116 0 объект >>>/BBox[0 0 625,44 818,36]/длина 47>>поток хз w3TPI2T0 BCcC#=s#C#\. ͐,.. % конечный поток эндообъект 151 0 объект >поток Атипон Системс, Инк.