ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

Для цитирования:

Грызлов Д. Ю., Кулова Т. Л., Скундин А. М. Исследование обратимого электрохимического внедрения лития в бор // Электрохимическая энергетика. 2022. Т. 22, вып. 2. С. 100-106. DOI: 10.18500/1608-4039-2022-22-2-100-106, EDN: SLIBHX

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 66)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Литиевые электрохимические системы
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.6:621.355
DOI: 
10.18500/1608-4039-2022-22-2-100-106
EDN: 
SLIBHX

Исследование обратимого электрохимического внедрения лития в бор

Авторы: 
Грызлов Дмитрий Юрьевич, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН
Кулова Татьяна Львовна, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН
Скундин Александр Мордухаевич, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН
Аннотация: 

Изучено внедрение лития в электроды на основе аморфного бора. Установлено, что обратимая емкость при внедрении лития составляет около 750 мА⋅ч/г. Наиболее эффективными с точки зрения удельной емкости являются электроды, содержащие графен в качестве электропроводящей добавки.

Ключевые слова: 
бор
внедрение лития
литий-ионные аккумуляторы
Список источников: 
  1. Dallek S., Ernst D. W., Larrick F. B. Thermal Analysis of Lithium-Boron Alloys // J. Electrochem. Soc. 1979. Vol. 126. P. 866–870. https://doi.org/10.1149/1.2129157
  2. Wang F. E., Mitchell M. A., Sutula R. A., Holden J. R., Bennet L.H. Crystal-structure study of a new compound Li5B4 // J. Less-Common Met. 1978. Vol. 57. P. 237–251. https://doi.org/10.1016/0022-5088(78)90219-9
  3. James S. D., DeVries L. E. Structure and Anodic Discharge Behavior of Lithium-Boron Alloys in the LiCl-KCl Eutectic Melt // J. Electrochem. Soc. 1976. Vol. 123. P. 321–327. https://doi.org/10.1149/1.2132818
  4. Meden A., Mavri J., Bele M., Pejovnik S. Dissolution of Boron in Lithium Melt // J. Phys. Chem. 1995. Vol. 99. P. 4252–4260. https://doi.org/10.1021/j100012a055
  5. Mortazavi B., Dianat A., Rahaman O., Cuniberti G., Rabczuk T. Borophene as an anode material for Ca, Mg, Na or Li ion storage: A first-principle study // J. Power Sources. 2016. Vol. 329. P. 456–461. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.08.109
  6. Jiang N., Li B., Ning F., Xia D. All boron-based 2D material as anode material in Li-ion batteries // J. Energy Chem. 2018. Vol. 27. P. 1651–1654. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.01.026
  7. Ding X., Lu X., Fu Z., Li H. Temperature-dependent lithium storage behavior in tetragonal boron (B50) thin film anode for Li-ion batteries // Electrochim. Acta. 2013. Vol. 87. P. 230–235. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.078
  8. Rodrı́guez E., Cameán I., Garcı́a R., Garcı́a A. B. Graphitized boron-doped carbon foams: Performance as anodes in lithium-ion batteries // Electrochim. Acta. 2011. Vol. 56. P. 5090–5094. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.078
  9. Zhou X., Ma L., Yang J., Huang B., Zou Y., Tang J., Xie J., Wang S., Chen G. Properties of graphitized boron-doped coal-based coke powders as anode for lithium-ion batteries // J. Electroanalyt. Chem. 2013. Vol. 698. P. 39–44. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2013.03.019
  10. Zhang L., Xia G., Guo Z., Li X., Sun D., Yu X. Boron and nitrogen co-doped porous carbon nanotubes webs as a high-performance anode material for lithium ion batteries // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. P. 14252–14260. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.016
  11. Way B. M., Dahn J. R. The Effect of Boron Substitution in Carbon on the Intercalation of Lithium in Lix(BzC1 − z)6 // J. Electrochem. Soc. 1995. Vol. 141. P. 907–912. https://doi.org/10.1149/1.2054856
  12. Tanaka U., Sogabe T., Sakagoshi H., Ito M., Tojo T. Anode property of boron-doped graphite materials for rechargeable lithium-ion batteries // Carbon. 2001. Vol. 39. P. 931–936. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00211-6
  13. Liu T., Luo R., Yoon S.-H., Mochida I. Anode performance of boron-doped graphites prepared from shot and sponge cokes // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 1714–1719. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.08.104
  14. Yin G., Gao Y., Shi P., Cheng X., Aramata A. The effect of boron doping on lithium intercalation performance of boron-doped carbon materials // Mater. Chem. Phys. 2003. Vol. 80. P. 94–101. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(02)00337-1
  15. Kim C., Fujino T., Miyashita K., Hayashi T., Endo M., Dresselhaus M. S. Microstructure and Electrochemical Properties of Boron-Doped Mesocarbon Microbeads // J. Electrochem. Soc. 2000. Vol. 147. P. 1257–1264. https://doi.org/10.1149/1.1393346
  16. Kim C., Fujino T., Hayashi T., Endo M., Dresselhaus M. S. Structural and Electrochemical Properties of Pristine and B-Doped Materials for the Anode of Li-Ion Secondary Batteries // J. Electrochem. Soc. 2000. Vol. 147. P. 1265–1270. https://doi.org/10.1149/1.1393347
  17. Morita T., Takami N. Characterization of oxidized boron-doped carbon fiber anodes for Li-ion batteries by analysis of heat of immersion // Electrochim. Acta. 2004. Vol. 49. P. 2591–2599. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2004.02.010
  18. Endo M., Kim C., Karaki T., Nishimura Y., Matthews M. J., Brown S. D. M., Dresselhaus M. S. Anode performance of a Li in battery based on graphitized and B-doped milled mesophase pitch-based carbon fibers // Carbon. 1999. Vol. 37. P. 561–568. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(98)00222-X
  19. Fujimoto H., Mabuchi A., Natarajan C., Kasuh T. Properties of graphite prepared from boron-doped pitch as an anode for a rechargeable Li ion battery // Carbon. 2002. Vol. 40. P. 567–574. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(01)00152-X
  20. Hamada T., Suzuki K., Kohno T., Sugiura T. Coke powder heat-treated with boron oxide using an Acheson furnace for lithium battery anodes // Carbon. 2002. Vol. 40. P. 2317–2322. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(02)00122-7
  21. Chen M.-H., Wu G.-T., Zhu G.-M., You J.-K., Lin Z.-G. Characterization and electrochemical investigation of boron-doped mesocarbon microbead anode materials for lithium ion batteries // J. Solid State Electrochem. 2002. Vol. 6. P. 420–427. https://doi.org/10.1007/s100080100244
  22. Xiang H.-Q., Fang S.-B., Jiang Y.-Y. Carbons prepared from boron-containing polymers as host materials for lithium insertion // Solid State Ionics. 2002. Vol. 148. P. 35–43. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(02)00108-X
  23. Zhao X., Sanderson R.J., Dunlap R.A., Obrovac M.N. The Electrochemistry of Sputtered and Ball Milled C1 − xBx (0 < y < 0.60) Alloys in Li and Na Cells // Electrochim. Acta. 2016. Vol. 209. P. 285–292. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.04.188
  24. Morita M., Hanada T., Tsutsumi H., Matsuda Y., Kawaguchi M. Layered-Structure BC2N as a Negative Electrode Matrix for Rechargeable Lithium Batteries // J. Electrochem. Soc. 1992. Vol. 139. P. 1227–1230. https://doi.org/10.1149/1.2069387
  25. Ishikawa M., Nakamura T., Morita M., Matsuda Y., Tsujioka S., Kawashima T. Boron-carbon-nitrogen compounds as negative electrode matrices for rechargeable lithium battery systems // J. Power Sources. 1995. Vol. 55. P. 127–130. https://doi.org/10.1016/0378-7753(94)02173-Z
Поступила в редакцию: 
23.05.2022
Принята к публикации: 
23.06.2022
Опубликована: 
07.11.2022