Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2023, выпуск 9 » Статья стр. 1329
<<<>>>
Влияние варисторного эффекта и контактных явлений на характеристики твердотельных литий-ионных аккумуляторов с полупроводниковыми электродами
DOI: 10.21883/JTF.2023.09.56220.120-23
The Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, State Assignment , № FFNN-2022-0017
Рудый А.С. 1, Мироненко А.А. 1, Наумов В.В. 1, Чурилов А.Б. 1, Курбатов С.В. 1, Егорова Ю.С. 1, Козлов Е.А. 1
1Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН, Ярославль, Россия
Email: rudy@uniyar.ac.ru, amironenko55@mail.ru, vvnau@rambler.ru, abchurilov@mail.ru, kurbatov-93@bk.ru, tortseva.julia@mail.ru, eakf@yandex.ru
Поступила в редакцию: 5 мая 2023 г.
В окончательной редакции: 10 июля 2023 г.
Принята к печати: 12 июля 2023 г.
Выставление онлайн: 25 августа 2023 г.
PDF версия
Приведены результаты измерения зарядно-разрядных характеристик твердотельных тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов с нанокомпозитным анодом на основе твердого раствора a-Si(Al). Показано, что появление особенности (ступени) на зарядной характеристике аккумуляторов связано с компенсацией a-Si(Al) и сменой дырочной проводимости на электронную вследствие литирования электрода в процессе заряда. Выполнены измерения импеданса твердотельного тонкопленочного литий-ионного аккумулятора электрохимической системы LiCoO_2-LiPON-Si@O@Al в интервале температур от -20 до 50oC. Предложена структурная модель аккумулятора и рассчитаны параметры структурных элементов модели, при которых экспериментальные диаграммы Найквиста аппроксимируются наилучшим образом. На основании результатов измерения вольт-амперных характеристик методом циклической вольтамперометрии показано, что высокое сопротивление электродов в составе аккумулятора обусловлено контактом металл-полупроводник и варисторным эффектом электродного материала. Полученные результаты вносят существенные коррективы в интерпретацию импеданс-спектров и структурные модели твердотельных литий-ионных аккумуляторов на основе полупроводниковых материалов. Ключевые слова: тонкопленочный твердотельный литий-ионный аккумулятор, полупроводник, нанокомпозит, импеданс-спектроскопия, барьер Шоттки, варисторный эффект.
  1. N.F. Mendoza. Flexible Battery Market to hit 500 Million in 2030 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.techrepublic.com/article/flexible-battery-market-to-hit-500-million-in-2030 (Дата обращения: 12.10.2020)
  2. J.B. Bates, N.J. Dudney, B.J. Neudecker, F.X. Hart, H.P. Jun, S.A. Hackney. J. Electrochem. Soc., 147, 59 (2000). DOI: 10.1149/1.1393157
  3. Y.N. Zhou, M.Z. Xue, Z.-W. Fu. J. Power Sources, 234, 310 (2013). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.01.183
  4. X. Zuo, J. Zhu, P. Muller-Buschbaum, Y.-J. Cheng. Nano Energy, 31, 113 (2017). DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.11.013
  5. K. Feng, M. Li, W. Liu, A.G. Kashkooli, X. Xiao, M. Cai, Z. Chen. Small, 14, 1702737 (2018). DOI: 10.1002/smll.201702737
  6. W.-J. Zhang. J. Power Sources, 196, 13 (2011). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2010.07.020
  7. J.R. Szczech, S. Jin. Energy Environ. Sci., 4, 56 (2011). DOI: 10.1039/C0EE00281J
  8. B. Liang, Y. Liu, Y. Xu. J. Power Sourc., 267, 469 (2014). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.05.096
  9. А.А. Айрапетов, С.В. Васильев, Т.Л. Кулова, М.Е. Лебедев, А.В. Метлицкая, А.А. Мироненко, Н.Ф. Никольская, В.В. Одиноков, Г.Я. Павлов, Д.Э. Пухов, А.М. Скундин, В.А. Сологуб, И.С. Федоров, А.Б. Чурилов. Микроэлектроника, 45 (4), 305 (2016). DOI: 10.7868/S0544126916030029. [A.A. Airapetov, S.V. Vasiliev, T.L. Kulova, M.E. Lebedev, A.V. Metlitskaya, A.A. Mironenko, N.F. Nikol'skaya, V.V. Odinokov, G.Ya. Pavlov, D.E. Pukhov, A.S. Rudyi, A.M. Skundin, V.A. Sologub, I.S. Fedorov, A.B. Churilov. Russ. Microelectron., 45 (4), 285 (2016). DOI: 10.1134/S1063739716030021]
  10. A.A. Mironenko, I.S. Fedorov, A.S. Rudy, V.N. Andreev, D.Yu. Gryzlov, T.L. Kulova, A.M. Skundin. Monatshefte fur Chemie-Chemical Monthly, 150 (10), 1753 (2019). DOI: 10.1007/s00706-019-02497-1
  11. А.С. Рудый, А.А. Мироненко, В.В. Наумов, А.Б. Чурилов. Письма в ЖТФ, 48 (12), 32 (2022). DOI: 10.21883/PJTF.2022.12.52676.19188. [A.S. Rudy, A.A. Mironrenko, V.V. Naumov, A.B. Churilov. Tech. Phys. Lett., 48 (6), 63 (2022). DOI: 10.21883/TPL.2022.06.53794.19188]
  12. А.С. Рудый, А.Б. Чурилов, А.А. Мироненко, В.В. Наумов, С.В. Курбатов, Е.А. Козлов. Письма в ЖТФ, 48 (17), 9 (2022). DOI: 10.21883/PJTF.2022.17.53279.19276. [A.S. Rudy, A.B. Churilov, A.A. Mironrenko, V.V. Naumov, S.V. Kurbatov, E.A. Kozlov. Tech. Phys. Lett., 48 (9), 7 (2022). DOI: 10.21883/TPL.2022.09.55072.19276
  13. T.L. Kulova, A.A. Mironenko, A.S. Rudy, A.M. Skundin, All Solid State Thin-Film Lithium-Ion Batteries. Materials, Technology, and Diagnostics (CRC Press. Taylor \& Francis Group, LLC, London, NY., 2021), DOI: 10.1201/9780429023736
  14. Л.А. Мазалецкий Исследование влияния структуры и фазового состава нанокомпозитов на основе кремния на процессы внедрения и экстракции лития. Канд. дисс. (МИФИ, М., 2022), 134 c
  15. М. Грундман. Основы физики полупроводников. Нанофизика и технические приложения (Физматлит, М., 2012) [M. Grundmann The Physics of Semiconductors. An Introduction Including Nanophysics and Applications, Graduate Texts in Physics (Springer Nature Switzerland AG 2021), DOI: 10.1007/978-3-030-51569-0]
  16. D.A. Drabold, U. Stephan, J. Dong, S.M. Nakhmanson. J. Mol. Graphics Mod., 17 (5-6), 285 (1999). DOI: 10.1016/S1093-3263(99)00036-4
  17. Б.А. Голоденко, А.Б. Голоденко. Вестник ВГУИТ 2, 65 (2014). https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-elekt- ronnoy-struktury-i-raschyot-osnovnyh- elektro-fizicheskih-pa- rametrov-amorfnogo-kremniya
  18. Б.А. Голоденко, А.Б. Голоденко. Нано- и микросистемная техника, 11 (148), 23 (2012). http://www.micro- systems.ru/files/publ/article201211p23-27.pdf
  19. A. Rudy, A. Mironenko, V. Naumov, A. Novozhilova, A. Skundin, I. Fedorov. Batteries, 7 (2), 21 (2021). DOI: 10.3390/batteries7020021
  20. Y. Iriyama, T. Kako, C. Yada, T. Abe, Z. Ogumi. J. Power Sourc., 146 (1-2), 745 (2005). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2005.03.073
  21. Y. Iriyama, T. Kako, C. Yada, T. Abe, Z. Ogumi. Solid State Ionics, 176 (31-34), 2371 (2005). DOI: 10.1016/j.ssi.2005.02.025
  22. S.D. Fabre, D. Guy-Bouyssou, P. Bouillon, F.Le Cras, C. Delacourta. J. Electrochem. Soc., 159 (2) A104 (2012). DOI: 10.1149/2.041202jes
  23. S. Larfaillou, D. Guy-Bouyssou, F. Le Cras, S. Franger. ECS Transactions, 61 (27), 165 (2014). DOI: 10.1149/06127.0165ecst
  24. D. Aurbach, M.D. Levi, E. Levi, H. Teller, B. Markovsky, G. Salitra, U. Heider, L. Heider. J. Electrochem. Soc., 145 (9), 3024 (1998). DOI: 10.1149/1.1838758
  25. Р.И. Корнейков, В.В. Ефремов, В.И. Иваненко, К.А. Кесарев. Электрохимия, 57 (5), 276 (2021). DOI: 10.31857/S0424857021050078 [R.I. Korneikov, V.V. Efremov, V.I. Ivanenko, K.A. Kesarev. Russ. J. Electrochem. 57 (5), 499 (2021). DOI: 10.1134/S1023193521050074]
  26. K.S. Cole, R.H. Cole. J. Chem. Phys., 9 (4) 341 (1941). DOI: 10.1063/1.1750906
  27. Д.Г. Келлерман, В.Р. Галахов, А.С. Семенова, Я.Н. Блиновсков, О.Н. Леонидова. ФТТ, 48 (3), 510 (2006). https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/3349 [D.G. Kellerman, V.R. Galakhov, A.S. Semenova, Ya.N. Blinovskov, O.N. Leonidova. Phys. Solid State, 48 (3), 548 (2006). DOI: 10.1134/S106378340603022X]
  28. E. Plichta, M. Solomon, S. Slane, M. Uchiyama, D. Chua, W.B. Ebner, H.W. Lin. J. Power Souces, 21 (1), 25 (1987). DOI: 10.1016/0378-7753(87)80074-5
  29. K. Wang, J. Wan, Y. Xiang, J. Zhu, Q. Leng, M. Wang, L. Xu, Y. Yang. J. Power Souc., 460, 228062 (2006). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228062
  30. M.W. Swift, Y. Qi. Phys. Rev. Lett., 122, 167701 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.167701

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