Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2022, выпуск 3 » Статья стр. 421
<<<>>>
Зависимость электрохимических параметров композитных SiO/C-анодов для литий-ионных аккумуляторов от состава и температуры синтеза
DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52137.267-21
Переводная версия: 10.21883/TP.2022.03.53264.267-21
Ложкина Д.А. 1, Астрова Е.В. 1, Румянцев А.М. 1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: darina.lozhka94@gmail.com, east@mail.ioffe.ru, rumyantsev.amr@gmail.com
Поступила в редакцию: 24 сентября 2021 г.
В окончательной редакции: 23 ноября 2021 г.
Принята к печати: 24 ноября 2021 г.
Выставление онлайн: 4 января 2022 г.
PDF версия
Приведены результаты исследования анодов, полученных карбонизацией моноокиси кремния с помощью реакции с твердофазным фторуглеродом CF0.8. Проведены исследования зарядно-разрядных кривых при разных токах в зависимости от состава и температуры синтеза композитов. Проанализированы необратимые потери 1-го цикла и вклад в них собственных потерь, обусловленных образованием оксида лития и его силикатов, и потерь, связанных с образованием SEI. Установлено различие в поведении анодов из SiO, карбонизированного путем отжига с CF0.8 при T=800oС (SiO/C-композит) и моноокиси кремния, отожженной с CF0.8 при T>1000oС, при которой одновременно с карбонизацией происходит диспропорционирование SiO (композит d-SiO/C). Различие, состоящее в более высокой разрядной емкости, более высокой кулоновской эффетивности и способности d-SiO/C работать при более высоких токах объясняется изменением состава матрицы SiOx, происходящим в процессе диспропорционирования. Обнаружен эффект формировки d-SiO/C-анодов путем предварительного литирования малым током, после которого электроды могут заряжаться и разряжаться значительно большими токами. Эффект объясняется аморфизацией кремниевых кристаллитов и возрастающим при этом коэффициентом диффузии лития. Ключевые слова: композитные аноды SiO/C, литий-ионные аккумуляторы, диспропорционирование монооксида кремния, карбонизация фторуглеродом.
  1. M.N. Obrovac, V.L. Chevrier. Chem. Rev., 114, 11444 (2014). DOI: 10.1021/cr500207g
  2. Zh. Liu, Q. Yu, Y. Zhao, R. He, M. Xu, S. Feng, S. Li, L. Zhou, L. Mai. Chem. Soc. Rev., 48, 285 (2019). DOI: 10.1039/c8cs00441b
  3. T. Chen, J. Wu, Q. Zhang, X. Su. J. Power Sources, 363, 126 (2017). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2017.07.073
  4. M. Jiao, Y. Wang, C. Ye, C. Wang, W. Zhang, C. Liang. J. Alloy. Compd., 842, 155774 (2020). DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.155774
  5. J.-H. Kim, C.-M. Park, H. Kim, Y.-J. Kim, H.-J. Sohn. J. Electroanalyt. Chem., 661, 245 (2011). DOI: 10.1016/j.jelechem.2011.08.010
  6. S.C. Jung, H.-J. Kim, J.-H. Kim, Y.-K. Han. J. Phys. Chem. C., 120 (2), 886 (2016). DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10589
  7. Y. Nagao, H. Sakaguchi, H. Honda, T. Fukunaga, T. Esaka. J. Electrochem. Soc., 151 (10), A1572 (2004). DOI: 10.1149/1.1787173
  8. M. Miyachi, H. Yamamoto, H. Kawai, T. Ohta, M. Shirakata. J. Electrochem. Soc., 152 (10), A2089 (2005). DOI: 10.1149/1.2013210
  9. K. Yasuda, Y. Kashitani, S. Kizaki, K. Takeshita, T. Fujita, S. Shimosaki. J. Power Sources, 329, 462 (2016). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.08.110
  10. L.Y. Beaulieu, K.W. Eberman, R.L. Turner, L.J. Krause, J.R. Dahna. Electrochem. Solid-State Lett., 4 (9), A137 (2001). DOI: 10.1149/1.1388178
  11. T. Kim, S. Park, S.M. Oh. J. Electrochem. Soc., 154, A1112 (2007). DOI: 10.1149/1.2790282
  12. Y. Yamada, Y. Iriyama, T. Abe, Z. Ogumi. J. Electrochem. Soc., 157 (1), A26 (2010). DOI: 10.1149/1.3247598
  13. J. Cui, Y. Cui, S. Li, H. Sun, Z. Wen, J. Sun. ACS Appl. Mater. Interfaces, 8 (44), 30239 (2016). DOI: 10.1021/acsami.6b10260
  14. Q. Yuan, F. Zhao, Y. Zhao, Z. Liang, D. Yan. Electrochimica Acta, 115, 16 (2014). DOI: 10.1016/j.electacta.2013.10.106
  15. M. Yamada, A. Ueda, K. Matsumoto, T. Ohzuku. J. Electrochem. Soc., 158 (4), A417 (2011). DOI: 10.1149/1.3551539
  16. T. Xu, Q. Wang, J. Zhang, X. Xie, B. Xia. ACS Appl. Mater. Interfac., 11, 19959 (2019). DOI: 10.1021/acsami.9b03070
  17. L. Guo, H. He, Y. Ren, C. Wang, M. Li. Chem Eng. J., 335, 32 (2017). DOI: 10.1016/j.cej.2017.10.145
  18. L. Hu, W. Xia, R. Tang, R. Hu, L. Ouyang, T. Sun. H. Wang. Frontiers in Chem., 8, 388 (2020). DOI: 10.3389/fchem.2020.00388
  19. Е.В. Астрова, В.П. Улин, А.В. Парфеньева, В.Б. Воронков. Письма в ЖТФ, 45 (13), 29 (2019). DOI: 10.21883/PJTF.2019.13.47954.17818 [E.V. Astrova, V.P. Ulin, A.V. Parfeneva, V.B. Voronkov. Tech. Phys. Lett., 45, 664 (2019). DOI: 10.1134/S1063785019070022]
  20. E.V. Astrova, V.P. Ulin, A.V. Parfeneva, A.M. Rumyantsev, V.B. Voronkov, A.V. Nashchekin, V.N. Nevedomskiy, Y.M. Koshtyal, M.V. Tomkovich. J. Alloy. Compd., 826, 154242 (2020). DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154242
  21. Е.В. Астрова, В.П. Улин, А.В. Парфеньева, А.В. Нащекин, В.Н. Неведомский, М.В. Байдакова. ФТП, 54 (8), 753 (2020). DOI: 10.21883/FTP.2020.08.49647.9402 [E.V. Astrova, V.P. Ulin, A.V. Parfeneva, A.V. Nashchekin, V.N. Nevedomskiy, M.V. Baydakova. Semiconductors, 54 (8), 900 (2020). DOI: 10.1134/S1063782620080059]
  22. Д.А. Ложкина, Е.В. Астрова, А.И. Лихачев, А.В. Парфеньева, А.М. Румянцев, А.Н. Смирнов, В.П. Улин. ЖТФ, 91 (9), 1381 (2021). DOI: 10.21883/JTF.2021.09.51218.83-21
  23. Д.А. Ложкина, Е.В. Астрова, Р.В. Соколов, Д.А. Кириленко, А.А. Левин, А.В. Парфеньева, В.П. Улин. ФТП, 55 (4), 373 (2021). DOI: 10.21883/FTP.2021.04.50743.9575 [D.A. Lozhkina, E.V. Astrova, R.V. Sokolov, D.A. Kirilenko, A.A. Levin, A.V. Parfeneva, V.P. Ulin. Semiconductors, 55 (4), 373 (2021). DOI: 10.1134/S1063782621040096]
  24. А.С. Фиалков. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе (Аспект Пресс, М., 1997), с. 377-404
  25. M. Winter, P. Novak, A. Monnier. J. Electrochem. Soc., 145, 428 (1998). DOI: 10.1149/1.1838281
  26. T. Tan, P.-K. Lee, D.Y.W. Yu. J. Electrochem. Soc., 166|,(3), A5210 (2019). DOI: 10.1149/2.0321903jes
  27. J. Yang, Y. Takeda, N. Imanishi, C. Capiglia, J.Y. Xie, O. Yamamoto. Solid State Ionics, 152-153, 125 (2002). DOI: 10.1016/S0167-2738(02)00362-4
  28. Ch.-M. Park, W. Choi, Y. Hwa, J.-H. Kim, G. Jeong, H.-J. Sohn. J. Mater. Chem., 20, 4854 (2010). DOI: 10.1039/B923926J
  29. K. Kitada, O. Pecher, P.C.M.M. Magusin, M.F. Groh, R.S. Weatherup, C.P. Grey. J. Am. Chem. Soc., 141, 7014 (2019). DOI: 10.1021/jacs.9b01589
  30. З.Б. Стойнов, Б.М. Графов, Б.С. Савова-Стойнова, В.В. Елкин. Электрохимический импеданс (Наука, М., 1991), c. 336
  31. А.В. Чуриков, К.И. Придатко, А.В. Иванищев, И.А. Иванищева, И.М. Гамаюнова, К.В. Запсис, В.О. Сычева. Электрохимия, 44 (5), 594 (2008). DOI: 10.1134/S1023193508050078
  32. M. Xia, L. Yi-ran, X. Xiong, W. Hu, Y. Tang, N. Zhou, Z. Zhou, H. Zhang. J. Alloy. Compnd., 800, 116e124 (2019). DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.05.365
  33. F. Ozanam, M. Rosso. Mat. Sci. Eng., 213, 2 (2016). DOI: 10.1016/j.mseb.2016.04.016
  34. H. Yang, F. Fan, W. Liang, X. Guo, T. Zhu, S. Zhang. J. Mech. Phys. Sol., 70, 349 (2014). DOI: 10.1016/j.jmps.2014.06.004
  35. S. Yoshida, T. Okubo, Y. Masuo, Y. Oba, D. Shibata, M. Haruta, T. Doi, M. Inaba. Electrochemistry, 85 (7), 403 (2017). DOI: 10.5796/electrochemistry.85.403
  36. M. Pharr, K. Zhao, X. Wang, Z. Suo, J.J. Vlassak. Nano Lett., 12 (9), 5039 (2012). DOI: 10.1021/nl302841y
  37. J. Park, S.S. Park, Y.S. Won. Electrochim. Acta, 107, 467 (2013). DOI: https: //doi.org/10.1016/j.electacta.2013.06.059
  38. K. Pan, F. Zou, M. Canova, Y. Zhu, J.-H. Kim. J. Power Sources, 413, 20 (2019). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.12.010

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme