Синтез катодных материалов на основе композитов «LiNi0.23Mn0.54Co0.23O2 – углерод» для литий-ионных аккумуляторовтезисы доклада

Работа с тезисами доклада


[1] Куриленко К. А., Полякова Т. Р., Шляхтин О. А. Синтез катодных материалов на основе композитов lini0.23mn0.54co0.23o2 – углерод для литий-ионных аккумуляторов // XIV Конференция молодых ученых Актуальные проблемы неорганической химии: перспективные методы синтеза веществ и материалов, Звенигород, 13 - 15 ноября 2015 г. — МГУ имени М.В.Ломоносова г. Москва, 2015. — С. 135–136. Катодные материалы на основе Li(Ni,Mn,Co)O2 обладают потенциально высокой электрохимической емкостью (теоретическая емкость составляет 274 мАч/г), а также являются более предпочтительны с экологической и экономической точек зрения, чем традиционный LiCoO2. Единственной проблемой материалов такого типа является их невысокое значение электронной проводимости, что серьезно затрудняет процесс деинтеркаляции лития при высоких скоростях разряда. Данное явление приводит к значительным потерям электрохимической емкости при циклировании на высоких токах, что ограничивает применение данного типа материалов в отраслях промышленности (космической), требующих от аккумуляторов высоких мощностных характеристик [1]. Одним из способов повышения электронной проводимости данных материалов является нанесение на частицы катодного материала различных проводящих покрытий, которые улучшают контакт между отдельными частицами, а также токосъемником. Самой распространенной добавкой такого типа является углерод. Он также может являться защитным слоем, уменьшающим воздействие электролита на частицы Li(Ni,Mn,Co)O2 при циклировании. Таким образом, целями данной работы явились синтез композитов Li1.3Ni0.23Mn0.54Co0.23O2 – углерод с использованием полистирола в качестве углеродного прекурсора, а также исследование влияния углеродной добавки на электрохимические характеристики катодного материала. Полученные при различных температурах синтеза (450-550oС) композиты на основе Li1.3Ni0.23Mn0.54Co0.23O2 характеризуются 2-4% содержанием углерода в своем составе. Спектры комбинационного рассеяния данных композитов имеют типичные для аморфного углерода пики в районе 1350 и 1590 см-1. По данным кривых циклической вольтамперометрии при уменьшении температуры синтеза углеродного композита разность потенциалов между пиками анодной и катодной области уменьшается с 0.3В для чистого Li1.3Ni0.23Mn0.54Co0.23O2 до 0.115В для композита, полученного при 450oС. Данное явление свидетельствует об увеличении обратимости процессов интеркаляции/деинтеркаляции ионов лития при циклировании. Кривая циклической вольтамперометрии углеродного композита, полученного при 550oС характеризуется размытым пиком при потенциалах заряда 3.1-3.5В, который соответствует фазе со структурой шпинели [1]. По всей видимости, при синтезе композита при 550oС происходит частичное восстановление ионов переходных металлов углеродом и промежуточными продуктами пиролиза полистирола [2]. Данные спектроскопии электрохимического импеданса также свидетельствуют об уменьшении сопротивления переноса заряда на границе твердая фаза-электролит при уменьшении температуры получения углеродного композита до 450oС. Электрохимическая емкость композита Li1.3Ni0.23Mn0.54Co0.23O2 – углерод, полученного при 450oС более чем на 40 мАч/г выше емкости чистого Li1.3Ni0.23Mn0.54Co0.23O2 при скорости разряда С/2. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-31644 мол_а. [1] Christopher S. Johnson, Naichao Li, Christina Lefief, John T. Vaughey, Machael M. Thackeray. Chemistry of Materials 20 (2008) 6095-6106. [2] Кonstantin А. Kurilenko, Oleg A. Shlyakhtin, Oleg A. Brylev, Oleg A. Drozhzhin. Ceramics International 40 (2014) 16521-16527.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть