КОМПОЗИТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Li3V2(PO4)3, Li4Ti5O12 И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК: ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, ТОЛЩИНЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассмотрены роль состава, толщины и морфологии поверхности электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12 с углеродным наноматериалом и поливинилиденфторидом на демонстрируемое ими электрохимическое поведение. Толщиной и морфологией поверхности электродов управляем совместно прокатом на вальцах с разным зазором и контролируем с применением 3D лазерной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. При увеличении содержания углеродного наноматериала наблюдается увеличение удельной ёмкости электрода за счёт нефарадеевской компоненты вплоть до значений удельной ёмкости с кажущимся превышением теоретических возможностей Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12. При прокате заготовок электрода мы наблюдаем, что электродные композиты на основе Li3V2(PO4)3 с уменьшением зазора улучшают своё поведение в части начальной удельной ёмкости и стойкости к высоким токовым нагрузкам, а для композитов на основе Li4Ti5O12 наблюдаем экстремум. Делаем заключение, что для проявления электрохимической активности электродных композитов важен не только контакт Li4Ti5O12 или Li3V2(PO4)3 с электролитом, но и трёхфазный контакт Li4Ti5O12или Li3V2(PO4)3 с частицами углеродного наноматериала и электролитом.

Об авторах

Арсений Владимирович Ушаков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-0495-7750
SPIN-код: 6225-0061
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Кирилл Сергеевич Рыбаков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-4821-2910
SPIN-код: 5334-5760
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Анна Валериевна Хрыкина

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-1198-0107
SPIN-код: 5258-7703
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Zhao B., Ran R., Liu M., Shao Z. A comprehensive review of Li4Ti5O12-based electrodes for lithium-ion batteries: The latest advancements and future perspectives. Materials Science and Engineering: R: Reports, 2015, vol. 98, pp. 1–71. https://doi.org/10.1016/j.mser.2015.10.001
  2. Rui X., Yan Q., Skyllas-Kazacos M., Lim T. M. Li3V2(PO4)3 cathode materials for lithium-ion batteries: A review. J. Power Sources, 2014, vol. 258, pp. 19–38. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.01.126
  3. Ivanishchev A. V., Ushakov A. V., Ivanishcheva I. A., Churikov A. V., Mironov A. V., Fedotov S. S., Khasanova N. R., Antipov E. V. Structural and electrochemical study of fast Li diffusion in Li3V2(PO4)3- based electrode material. Electrochimica Acta, 2017, vol. 230, pp. 479–491. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.009
  4. Ivanishchev A. V., Churikov A. V., Ushakov A. V. Lithium transport processes in electrodes on the basis of Li3V2(PO4)3 by constant current chronopotentiometry, cyclic voltammetry and pulse chronoamperometry. Electrochimica Acta, 2014, vol. 122, pp. 187–196. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.12.131
  5. Doughty D. H., Roth E. P. A General Discussion of Li Ion Battery Safety. Electrochem. Soc. Interface, 2012, vol. 21, pp. 37–44. https://doi.org/10.1149/2.F03122if
  6. Ushakov A. V., Makhov S. V., Gridina N. A., Ivanishchev A. V., Gamayunova I. M. Rechargeable lithium-ion system based on lithium-vanadium(III) phosphate and lithium titanate and the peculiarity of it functioning. Monatshefte für Chemie – Chemical Monthly, 2019, vol. 150, pp. 499–509. https://doi.org/10.1007/s00706-019-2374-4
  7. Makhov S. V., Ushakov A. V., Ivanishchev A. V., Gridina N. A., Churikov A. V., Gamayunova I. M., Volynskiy V. V., Klyuev V. V. Peculiarities of lithium pentatianate and lithium–vanadium(III) phosphate joint operation in the lithium-accumulating system. Electrochemical Energetics, 2017, vol. 17, no. 2, pp. 99–119 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-2-99-119
  8. Lu M., series ed., Begun F., Frackowiak E., eds. Supercapacitors: Materials, systems, and applications. John Wiley & Sons, 2013. 568 p.
  9. Du Pasquier A., Plitz I., Menocal S., Amatucci G. A comparative study of Li-ion battery, supercapacitor and nonaqueous asymmetric hybrid devices for automotive applications. J. Power Sources, 2003, vol. 115, iss. 1, pp. 171–178. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(02)00718-8
  10. Dsoke S., Fuchs B., Gucciardi E., WohlfahrtMehrens M. The importance of the electrode mass ratio in a Li-ion capacitor based on activated carbon and Li4Ti5O12. J. Power Sources, 2015, vol. 282, pp. 385– 393. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.02.079
  11. Rauhala T., Leis J., Kallio T., Vuorilehto K. Lithium-ion capacitors using carbide-derived carbon as the positive electrode – A comparison of cells with graphite and Li4Ti5O12 as the negative electrode. J. Power Sources, 2016, vol. 331, pp. 156–166. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.010
  12. Li J., Fleetwood J., Hawley W. B., Kays W. From Materials to Cell: State-of-the-Art and Prospective Technologies for Lithium-Ion Battery Electrode Processing. Chem. Rev., 2022, vol. 122, iss. 1, pp. 903–956. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00565
  13. Rybakov K. Elins_GUI. GitHub, 2022. Available at: https://github.com/rybakov-ks/Elins_GUI (accessed March 15, 2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).