Cd|KOH|NiOOH

Zn|NH4CI|MnO2

Li|LiClO4|MnO2

Pb|H2SO4|PbO2

H2|KOH|O2

Исследование электрохимических свойств электродов на основе титаната лития с проводящим полимерным связующим

DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-3-123-134

Проведено исследование возможностей улучшения функциональных свойств анодного материала на основе Li4Ti5O12 за счёт модификации проводящим полимерным связующим. Электрохимические свойства анодного материала, модифицированного проводящим полимером, изучены методом циклической вольтамперометрии. Показано, что использование проводящего полимера поли-3,4-этилендиокситиофена/полистиролсульфоната с добавкой карбоксиметиллцеллюлозы в качестве связующего приводит к повышению удельной ёмкости на 14 % по сравнению со стандартным составом на основе традиционного связующего поливинилиденфторида. Исследование морфологии методом сканирующей электронной спектроскопии показало сохранение компактной структуры для анодного материала Li4Ti5O12 с водным комбинированным PEDOT:PSS/CMC связующим после 100 циклов заряда-разряда.

Литература

1. Etacheri V., Marom R., Elazari R., Salitra G., Aurbach D. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: a review // Energy Environ. Sci. 2011. Vol. 4. P. 3243–3262.

2. Manthiram A. Materials Challenges and Opportunities of Lithium Ion Batteries // J. Phys. Chem. Lett. 2011. Vol. 2. P. 176–184.

3. Nitta N., Wu F., Lee J. T., Yushin G. Li-ion battery materials: present and future // Mater. Today. 2015. Vol. 18. P. 252–264.

4. Zhao B., Ran R., Liu M., Shao Z. A comprehensive review of Li4Ti5O12-based electrodes for lithium-ion batteries: The latest advancements and future perspectives // Mater. Sci. Eng. R. 2015. Vol. 98. P. 1–71.

5. Sandhya C. P., John B., Gouri C. Lithium titanate as anode material for lithium-ion cells: A review // Ionics 2014. Vol. 20. P. 601–620.

6. Wang X., Shen L., Li H., Wang J., Dou H., Zhang X. PEDOT coated Li4Ti5O12 nanorods: Soft chemistry approach synthesis and their lithium storage properties // Electrochim. Acta. 2014. Vol. 129. P. 283–289.

7. Bach S., Pereira-Ramos J., Baffier N. Electrochemical properties of sol–gel Li4/3Ti5/3O4 // J. Power Sources. 1999. Vol. 81–82. P. 273–276.

8. Sun Y.-K., Jung D.-J., Lee Y. S., Nahm K. S. Synthesis and electrochemical characterization of spinel Li[Li(1 − x)/3CrxTi(5 − 2x)/3]O4 anode materials // J. Power Sources. 2004. Vol. 125. P. 242–245.

9. Rho Y. H., Kanamura K. Li+ ion diffusion in Li4Ti5O12 thin film electrode prepared by PVP sol–gel method // J. Solid State Chem. 2004. Vol. 177. P. 2094–2100.

10. Liu N., Li W., Pasta M., Cui Y. Nanomaterials for electrochemical energy storage // Front. Phys. 2014. Vol. 9. P. 323–350.

11. Xiao L., Chen G., Sun J., Chen D., Xu H., Zheng Y. Facile synthesis of Li4Ti5O12 nanosheets stacked by ultrathin nanoflakes for high performance lithium ion batteries // J. Mater. Chem. A. 2013. Vol. 1. P. 14618–14626.

12. Альвиев Х. Х. Зависимость ёмкости нанотитаната лития от тока разряда // Электрохим. энергетика. 2013. Т. 13, № 4. С. 219–224.

13. Huang S., Wen Z., Zhu X., Lin Z. Preparation and Electrochemical Performance of Spinel-Type Compounds Li4AlyTi5 − yO12 (y = 0, 0.10, 0.15, 0.25) // J. Electrochem. Soc. 2005. Vol. 152. P. A186–190.

14. Li X., Qu M., Yu Z. Structural and electrochemical performances of Li4Ti5 − xZrxO12 as anode material for lithium-ion batteries // J. Alloys Compd. 2009. Vol. 487. P. 12–17.

15. Xu D., Wang P., Yang R. Enhanced electrochemical performance of core-shell Li4Ti5O12/PTh as advanced anode for rechargeable lithium-ion batteries // Ceram. Intern. 2017. Vol. 43. P. 7600–7606.

16. He Z., Xiong L., Chen S., Wu X., Liu W., Huang K. In situ polymerization preparation and characterization of Li4Ti5O12-polyaniline anode material // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2010. Vol. 20. P. s262–s266.

17. Apraksin R. V., Eliseeva S. N., Tolstopjatova E. G., Rumyantsev A. M., Zhdanov V. V., Kondratiev V. V. High-rate performance of LiFe0.4Mn0.6PO4 cathode materials with poly(3,4-ethylenedioxythiopene) : poly(styrene sulfonate) / carboxymethylcellulose // Mater. Lett. 2016. Vol. 176. P. 248–252.

18. Eliseeva S. N., Apraksin R. V., Tolstopjatova E. G., Kondratiev V. V. Electrochemical impedance spectroscopy characterization of LiFePO4 cathode material with carboxymethylcellulose and poly-3,4-ethylendioxythiophene / polystyrene sulfonate // Electrochim. Acta. 2017. Vol. 227. P. 357–366.

19. Eliseeva S. N., Levin O. V., Tolstopjatova E. G., Alekseeva E. V., Apraksin R. V., Kondratiev V. V. New functional conducting poly-3,4-ethylenedioxythiopene : polystyrene sulfonate / carboxymethylcellulose binder for improvement of capacity of LiFePO4-based cathode materials // Mater. Lett. 2015. Vol. 161. P. 117–119.

20. Sun X., Radovanovic. P. V., Cui B. Advances in spinel Li4Ti5O12 anode materials for lithium-ion batteries // New J. Chem. 2015. Vol. 39. P. 38–63.

стр. 123
Текст в формате PDF: