ЛИТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Литий-ионные источники тока с улучшенными характеристиками все больше востребованы в различных сферах. Одними из наиболее активно изучаемых являются материалы на основе кремния, позволяющие повысить емкость анода. В настоящей работе продолжено изучение поведения тонкопленочных кремниевых анодов в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока в условиях ограничения зарядной емкости до 1000 и 4000 мА·ч/г. В качестве объектов исследований использованы образцы пленок кремния, электроосажденных на стеклоуглероде в потенциостатическом режиме из расплавленного электролита KI-KF-KCl-K2SiF6 с температурой 700°С. Отмечено, что ограничение зарядной емкости позволяет увеличить количество циклирований при сохранении относительно высокой разрядной емкости и повысить срок функционирования электроосажденных пленок кремния. При токе циклирования С/10 и ограничении зарядной емкости до 4000 мА·ч/г разрядная емкость образцов составила 3850–3930 мА·ч/г, а при токе циклирования 2С – до 3000 мА·ч/г.

Об авторах

Анастасия Максимовна Леонова

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ORCID iD: 0000-0001-5900-7045
SPIN-код: 9554-8860
Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 28

Наталия Максимовна Леонова

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ORCID iD: 0000-0003-1016-8977
SPIN-код: 3333-0912
Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 28

Михаил Вячеславович Лаптев

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

ORCID iD: 0000-0003-3338-0057
SPIN-код: 7533-4825
Scopus Author ID: 57203958198
ResearcherId: Q-1701-2017
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Андрей Викторович Суздальцев

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина; Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

ORCID iD: 0000-0003-3004-7611
SPIN-код: 1232-0532
Scopus Author ID: 55218703800
ResearcherId: G-8015-2012
Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 28

Список литературы

  1. Ли С. А., Рыжикова Е. В., Скундин А. М. Проблемы оптимизации соотношения активных масс в электродах литий ионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 2. С. 68–72. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-2-68-72
  2. Савина А. А., Боев А. О., Орлова Е. Д., Морозов А. В., Абакумов А. М. Никель – ключевой элемент энергетики будущего // Успехи химии. 2023. Т. 92, № 7. Номер статьи RCR5086. https://doi.org/10.59761/RCR5086
  3. Журавлев В. Д., Щеколдин С. И., Андрюшин С. Е., Шерстобитова Е. А., Нефедова К. В., Бушкова О. В. Электрохимические характеристики и фазовый состав литиймарганцевой шпинели с избытком лития Li1+xMn2O4 // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 3. С. 157–170. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-3-157-170
  4. Захарова Г. С., Фаттахова З. А., Трофимов А. А. Гидротермально-микроволновой синтез композита MnO/C в присутствии аскорбиновой кислоты // Журнал неорганической химии. 2024. Т. 69, № 12. С. 1785–1795. https://doi.org/10.31857/S0044457X24120116
  5. Братков И. В., Иванов А. Д., Колчин А. Д., Савицкий И. А. Получение композиционного анодного материала «сферический графит – SnO2» // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2025, Т. 68, вып. 1. С. 55–62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20256801.7099
  6. Zhang Y., Wei Zh., Batuk M., Hadermann J., Filatov A., Chang J., Han H., Abakumov A., Dikarev E. Lithium-rich, oxygen-deficient spinel obtained through low-temperature decomposition of heterometallic molecular precursor // Energy Materials. 2025. Vol. 5. Art. 500063. https://doi.org/10.20517/energymater.2024.213
  7. Galashev A. Y. Molecular dynamic study of the applicability of silicene lithium ion battery anodes: A review // Electrochemical Materials and Technologies. 2023. Vol. 2. Art. 20232012. https://doi.org/10.15826/elmattech.2023.2.012
  8. Zhang Zh., Wu Y., Mo Z., Lei X., Xie X., Xue X., Qin H., Jiang H. Research progress of silicon-based anode materials for lithium-ion batteries // RSC Advances. 2025. Vol. 15. Art. 10731. https://doi.org/10.1039/d5ra01268f
  9. Korchun A. V., Evshchik E. Yu., Baskakov S. A., Bushkova O. V., Dobrovolsky Y. A. Influence of a binder on the electrochemical behaviour of Si/RGO composite as negative electrode material for Li-ion batteries // Chimica Techno Acta. 2020. Vol. 7. P. 259–268. https://doi.org/10.15826/chimtech.2020.7.4.21
  10. Леонова Н. М., Леонова А. М., Баширов О. А., Лебедев А. С., Трофимов А. А., Суздальцев А. В. Аноды на основе С/SiC для литий-ионных источников тока // Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23, вып. 1. С. 41–50. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2023-23-1-41-50, EDN: ZFLYPF
  11. Заворин А. В., Мосеенков С. И., Столярова С. Г., Окотруб А. В., Кузнецов В. Л. Использование композитов на основе МУНТ и Si в качестве анодного материала в литий-ионных аккумуляторах // Сибирский физический журнал. 2023. Т. 18, № 2. С. 66–75. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-2-66-75
  12. Yasuda K., Nohira T. Electrochemical production of silicon // High Temperature Materials and Processes. 2022. Vol. 41. P. 247–278. https://doi.org/10.1515/htmp-2022-0033
  13. Salah M., Murphy P., Hall C., Francis C., Kerr R., Fabretto M. Pure silicon thin-film anodes for lithium-ion batteries: A review // J. Power Sources. 2019. Vol. 414. P. 48–67. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.068
  14. Леонова А. М., Леонова Н. М., Суздальцев А. В. Поведение электроосажденной пленки кремния на стеклоуглероде при литировании и делитировании // Электрохимическая энергетика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 150–160. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2024-24-3-150-160, EDN: ZPMQZQ
  15. Laptev M. V., Isakov A. V., Grishenkova O. V., Vorob’ev A. S., Khudorozhkova A. O., Akashev L. A., Zaikov Yu. P. Electrodeposition of thin silicon films from the KF–KCl–KI–K2SiF6 melt // Journal of the Electrochemical Society. 2020. Vol. 167. Art. 042506. https://doi.org/10.1149/1945–7111/ab7aec
  16. Sethuraman V. A., Srinivasan V., Newman J. Analysis of electrochemical lithiation and delithiation kinetics in silicon // Journal of the Electrochemical Society. 2013. Vol. 160. P. A394–A403. https://doi.org/10.1149/2.008303jes
  17. Domi Y., Usui H., Sakaguchi H. Analysis of the interfacial reaction between Si-based anodes and electrolytes in Li-ion batteries // Chemical Communications. 2024. Vol. 60. Art. 12986. https://doi.org/10.1039/d4cc04134h
  18. Liu B., Luo M., Wang Z., Passolano Ch., Shaw L. On the specific capacity and cycle stability of Si@void@C anodes: Effects of particle size and charge/discharge protocol // Batteries. 2022. Vol. 8. Art. 10. https://doi.org/10.3390/batteries8100154
  19. Lux S. F., Lucas I. T., Pollak E., Passerini S., Winter M., Kostecki R. The mechanism of HF formation in LiPF6 based organic carbonate electrolytes // Electrochemistry Communications. 2011. Vol. 14. P. 47– 50. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2011.10.026

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).