Для цитирования:
Ушаков А. В., Рыбаков К. С., Хрыкина А. В. КОМПОЗИТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Li3V2(PO4)3, Li4Ti5O12 И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК: ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, ТОЛЩИНЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА // Электрохимическая энергетика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 133-149. DOI: 10.18500/1608-4039-2024-24-3-133-149, EDN: RDMEZS
КОМПОЗИТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Li3V2(PO4)3, Li4Ti5O12 И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК: ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, ТОЛЩИНЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Рассмотрены роль состава, толщины и морфологии поверхности электродных композитов на основе Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12 с углеродным наноматериалом и поливинилиденфторидом на демонстрируемое ими электрохимическое поведение. Толщиной и морфологией поверхности электродов управляем совместно прокатом на вальцах с разным зазором и контролируем с применением 3D лазерной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. При увеличении содержания углеродного наноматериала наблюдается увеличение удельной ёмкости электрода за счёт нефарадеевской компоненты вплоть до значений удельной ёмкости с кажущимся превышением теоретических возможностей Li3V2(PO4)3 или Li4Ti5O12. При прокате заготовок электрода мы наблюдаем, что электродные композиты на основе Li3V2(PO4)3 с уменьшением зазора улучшают своё поведение в части начальной удельной ёмкости и стойкости к высоким токовым нагрузкам, а для композитов на основе Li4Ti5O12 наблюдаем экстремум. Делаем заключение, что для проявления электрохимической активности электродных композитов важен не только контакт Li4Ti5O12 или Li3V2(PO4)3 с электролитом, но и трёхфазный контакт Li4Ti5O12или Li3V2(PO4)3 с частицами углеродного наноматериала и электролитом.
- 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. Materials Science and Engineering: R: Reports, 2015, vol. 98, pp. 1–71. https://doi.org/10.1016/j.mser.2015.10.001
- Rui X., Yan Q., Skyllas-Kazacos M., Lim T. M. Li3V2(PO4)3 cathode materials for lithium-ion batteries: A review. J. Power Sources, 2014, vol. 258, pp. 19–38. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.01.126
- Ivanishchev A. V., Ushakov A. V., Ivanishcheva I. A., Churikov A. V., Mironov A. V., Fedotov S. S., Khasanova N. R., Antipov E. V. Structural and electrochemical study of fast Li diffusion in Li3V2(PO4)3- based electrode material. Electrochimica Acta, 2017, vol. 230, pp. 479–491. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.009
- Ivanishchev A. V., Churikov A. V., Ushakov A. V. Lithium transport processes in electrodes on the basis of Li3V2(PO4)3 by constant current chronopotentiometry, cyclic voltammetry and pulse chronoamperometry. Electrochimica Acta, 2014, vol. 122, pp. 187–196. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.12.131
- Doughty D. H., Roth E. P. A General Discussion of Li Ion Battery Safety. Electrochem. Soc. Interface, 2012, vol. 21, pp. 37–44. https://doi.org/10.1149/2.F03122if
- Ushakov A. V., Makhov S. V., Gridina N. A., Ivanishchev A. V., Gamayunova I. M. Rechargeable lithium-ion system based on lithium-vanadium(III) phosphate and lithium titanate and the peculiarity of it functioning. Monatshefte für Chemie – Chemical Monthly, 2019, vol. 150, pp. 499–509. https://doi.org/10.1007/s00706-019-2374-4
- Makhov S. V., Ushakov A. V., Ivanishchev A. V., Gridina N. A., Churikov A. V., Gamayunova I. M., Volynskiy V. V., Klyuev V. V. Peculiarities of lithium pentatianate and lithium–vanadium(III) phosphate joint operation in the lithium-accumulating system. Electrochemical Energetics, 2017, vol. 17, no. 2, pp. 99–119 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-2-99-119
- Lu M., series ed., Begun F., Frackowiak E., eds. Supercapacitors: Materials, systems, and applications. John Wiley & Sons, 2013. 568 p.
- Du Pasquier A., Plitz I., Menocal S., Amatucci G. A comparative study of Li-ion battery, supercapacitor and nonaqueous asymmetric hybrid devices for automotive applications. J. Power Sources, 2003, vol. 115, iss. 1, pp. 171–178. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(02)00718-8
- Dsoke S., Fuchs B., Gucciardi E., WohlfahrtMehrens M. The importance of the electrode mass ratio in a Li-ion capacitor based on activated carbon and Li4Ti5O12. J. Power Sources, 2015, vol. 282, pp. 385– 393. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.02.079
- Rauhala T., Leis J., Kallio T., Vuorilehto K. Lithium-ion capacitors using carbide-derived carbon as the positive electrode – A comparison of cells with graphite and Li4Ti5O12 as the negative electrode. J. Power Sources, 2016, vol. 331, pp. 156–166. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.010
- Li J., Fleetwood J., Hawley W. B., Kays W. From Materials to Cell: State-of-the-Art and Prospective Technologies for Lithium-Ion Battery Electrode Processing. Chem. Rev., 2022, vol. 122, iss. 1, pp. 903–956. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00565
- Rybakov K. Elins_GUI. GitHub, 2022. Available at: https://github.com/rybakov-ks/Elins_GUI (accessed March 15, 2024).