Влияние метода синтеза на морфологию и функциональные свойства обогащенных литием слоистых оксидов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получены обогащенные литием слоистые оксиды Li1.2Ni0.133Mn0.534Co0.133O2 твердофазной реакцией прекурсоров с источником лития и последующим высокотемпературным отжигом. Исследовано влияние метода синтеза прекурсора на функциональные свойства получаемого катодного материала. Прекурсоры синтезированы методом соосаждения (гидроксидный и карбонатный прекурсоры) и сольвотермальным методом (оксалатный и гидроксидные прекурсоры). В процессе синтеза варьировали следующие параметры: осадитель и рН осаждения при использовании метода соосаждения и комбинацию реакционная среда/осадитель в случае сольвотермального метода. Образец, полученный сольвотермальным методом, характеризуется высокими значениями разрядной емкости: 233.2 (0.1С) и 175.3 мАч/г (0.4С) с остаточной разрядной емкостью 94 (50 цикл) и 80.5% (65 цикл) соответственно. Образцы со сравнимыми электрохимическими показателями сходны по морфологии. Эти материалы агломерированы и характеризуются бимодальным распределением с максимумами в областях 14–19 и 55–60 мкм. Подход, учитывающий взаимосвязь морфологии с электрохимическими свойствами, позволит получать электродные материалы для литий-ионного аккумулятора с лучшими электрохимическими характеристиками.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Е. Медведева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Е. В. Махонина

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

М. М. Клименко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Ю. А. Политов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

А. М. Румянцев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, ул. Политехническая, 26, Санкт-Петербург, 194021

Ю. М. Коштял

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, ул. Политехническая, 26, Санкт-Петербург, 194021

А. С. Головешкин

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, ул. Вавилова, 28, стр. 1, Москва, 119334

А. А. Курлыкин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Список литературы

  1. Masias A., Marcicki J., Paxton W.A. // ACS Energy Lett. 2021. V. 6. № 2. P. 621. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02584
  2. Choi D., Shamim N., Crawford A. et al. // J. Power Sources. 2021. V. 511. P. 230419. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230419
  3. Malhotra A., Battke B., Beuse M. et al. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 56. P. 705. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.085
  4. Nitta N., Wu F., Lee J.T. et al. // Mater. Today. 2015. V. 18. № 5. P. 252. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.10.040
  5. Murdock B.E., Toghill K.E., Tapia‐Ruiz N. // Adv. Energy Mater. 2021. V. 11. № 39. P. 2102028. https://doi.org/10.1002/aenm.202102028
  6. Ji X., Xia Q., Xu Y. et al. // J. Power Sources. 2021. V. 487. P. 229362. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229362
  7. Shukla A.K., Ramasse Q.M., Ophus C. et al. // Nat. Commun. 2015. V. 6. № 1. P. 8711. https://doi.org/10.1038/ncomms9711
  8. Genevois C., Koga H., Croguennec L. et al. // J. Phys. Chem. С. 2015. V. 119. № 1. P. 75. https://doi.org/10.1021/jp509388j
  9. Viji M., Budumuru A.K., Hebbar V. et al. // Energy Fuels. 2021. V. 35. № 5. P. 4533. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04061
  10. Guo L., Tan X., Mao D. et al. // Electrochim. Acta. 2021. V. 370. P. 137808. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.137808
  11. Bian X., Zhang R., Yang X. // Inorg. Chem. 2020. V. 59. № 23. P. 17535. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c02766
  12. Song B., Liu Z., Lai M.O. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. V. 14. № 37. P. 12875. https://doi.org/10.1039/c2cp42068f
  13. Hu E., Yu X., Lin R. et al. // Nat. Energy. 2018. V. 3. № 8. P. 690. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0207-z
  14. Zheng H., Han X., Guo W. et al. // Mater. Today Energy. 2020. V. 18. P. 100518. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100518
  15. Fell C.R., Qian D., Carroll K.J. et al. // Chem. Mater. 2013. V. 25. № 9. P. 1621. https://doi.org/10.1021/cm4000119
  16. Lei Y., Ni J., Hu Z. et al. // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. № 41. P. 2002506. https://doi.org/10.1002/aenm.202002506
  17. Медведева А.Е., Махонина Е.В., Печень Л.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. V. 67. № 7. P. 896.
  18. Печень Л.С., Махонина Е.В., Медведева А.Е. и др. // Докл. АН. Сер. Химия, науки о материалах. 2022. Т. 502. С. 66.
  19. Печень Л.С., Махонина Е.В., Медведева А.Е. и др. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1069.
  20. Fu F., Tang J., Yao Y. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 39. P. 25654. https://doi.org/10.1021/acsami.6b09118
  21. Li H., Wei X., Yang P. et al. // Electrochim. Acta. 2018. V. 261. P. 86. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.10.119
  22. Fu F., Huang Y., Wu P. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 618. P. 673. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.08.191
  23. Li H., Ren Y., Yang P. et al. // Electrochim. Acta. 2019. V. 297. P. 406. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.10.195
  24. Luo W. // J. Alloys Compd. 2015. V. 636. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.02.163
  25. Chen L., Su Y., Chen S. et al. // Adv. Mater. 2014. V. 26. № 39. P. 6756. https://doi.org/10.1002/adma.201402541
  26. Yu R., Zhang X., Liu T. et al. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2017. V. 5. № 10. P. 8970. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b01773
  27. Kurilenko K.A., Shlyakhtin O.A., Brylev O.A. et al. // Electrochim. Acta. 2015. V. 152. P. 255. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.11.045
  28. Ramesha R.N., Dasari Bosubabu, Karthick Babu M.G. et al. // ACS Appl. Energy Mater. 2020. V. 3. № 11. P. 10872. https://doi.org/10.1021/acsaem.0c01897
  29. Pechen L., Makhonina E., Medvedeva A. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 22. P. 4054. https://doi.org/10.3390/nano12224054
  30. Pechen L.S., Makhonina E.V., Medvedeva A.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 777. https://doi.org/10.1134/S0036023621050144
  31. Kleiner K., Strehle B., Baker A.R. et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 11. P. 3656. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00163
  32. Strehle B., Kleiner K., Jung R. et al. // J. Electrochem. Soc. 2017. V. 164. № 2. P. A400. https://doi.org/10.1149/2.1001702jes
  33. Phillips P.J., Bareño J., Li Y. et al. // Adv. Energy Mater. 2015. V. 5. № 23. P. 1501252. https://doi.org/10.1002/aenm.201501252
  34. Shen S., Hong Y., Zhu F. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. № 15. P. 12666. https://doi.org/10.1021/acsami.8b00919
  35. Thackeray M.M., Kang S.-H., Johnson C.S. et al. // J. Mater. Chem. 2007. V. 17. № 30. P. 3112. https://doi.org/10.1039/b702425h

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение
Скачать (3MB)
Метаданные
3. Рис. 1. Микрофотографии прекурсоров: карбонатного PR-CC (а), на основе оксалатов PR-S3 (б), а также на основе гидроксидов PR-CН (в), PR-S1 (г) и PR-S2 (д).

Скачать (694KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Микрофотографии литированных оксидов LR-CC (а), LR-S3 (б), LR-CН (в), LR-S1 (г) и LR-S2 (д).

Скачать (722KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Дифференциальные кривые распределения агломератов по размеру для образцов на основе гидроксидных прекурсоров LR-CC, LR-S1, LR-S2 (а), карбонатного прекурсора LR-CC (б) и оксалатного прекурсора LR-S3 (в).

Скачать (164KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Дифрактограммы литированных образцов (а), увеличенная область 20–25 2θ (б).

Скачать (255KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Зависимость разрядной емкости от номера цикла для синтезированных образцов при 0.1С (а) и 0.4С (б).

Скачать (250KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Зарядно-разрядные кривые синтезированных образцов при 0.4С.

Скачать (571KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Зависимости напряжения от номера цикла (а) и значения удельной энергии (б) для синтезированных образцов.

Скачать (353KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Кривые первой производной емкости по напряжению от напряжения (dQ/dV) для 2 цикла (а) и 67 цикла (б). КООРДИНАЦИОННЫЕ

Скачать (310KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024