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


Для цитирования:

Леонова А. М., Леонова Н. М., Лаптев М. В., Суздальцев А. В. ЛИТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ // Электрохимическая энергетика. 2025. Т. 25, вып. 3. С. 136-147. DOI: 10.18500/1608-4039-2025-25-3-136-147, EDN: XARINE

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 88)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.643
EDN: 
XARINE

ЛИТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ

Авторы: 
Леонова Анастасия Максимовна, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Леонова Наталия Максимовна, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Лаптев Михаил Вячеславович, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
Суздальцев Андрей Викторович, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Аннотация: 

Литий-ионные источники тока с улучшенными характеристиками все больше востребованы в различных сферах. Одними из наиболее активно изучаемых являются материалы на основе кремния, позволяющие повысить емкость анода. В настоящей работе продолжено изучение поведения тонкопленочных кремниевых анодов в составе анодного полуэлемента литий-ионного источника тока в условиях ограничения зарядной емкости до 1000 и 4000 мА·ч/г. В качестве объектов исследований использованы образцы пленок кремния, электроосажденных на стеклоуглероде в потенциостатическом режиме из расплавленного электролита KI-KF-KCl-K2SiF6 с температурой 700°С. Отмечено, что ограничение зарядной емкости позволяет увеличить количество циклирований при сохранении относительно высокой разрядной емкости и повысить срок функционирования электроосажденных пленок кремния. При токе циклирования С/10 и ограничении зарядной емкости до 4000 мА·ч/г разрядная емкость образцов составила 3850–3930 мА·ч/г, а при токе циклирования 2С – до 3000 мА·ч/г.

Благодарности: 
Работа выполнена в рамках соглашения № 075-03-2025-258 от 17.01.2025 (тема в ЕГИСУ НИОКТР – FEUZ-2025-0002).
Список источников: 
  1. Ли С. А., Рыжикова Е. В., Скундин А. М. Проблемы оптимизации соотношения активных масс в электродах литий ионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 2. С. 68–72. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-2-68-72
  2. Савина А. А., Боев А. О., Орлова Е. Д., Морозов А. В., Абакумов А. М. Никель – ключевой элемент энергетики будущего // Успехи химии. 2023. Т. 92, № 7. Номер статьи RCR5086. https://doi.org/10.59761/RCR5086
  3. Журавлев В. Д., Щеколдин С. И., Андрюшин С. Е., Шерстобитова Е. А., Нефедова К. В., Бушкова О. В. Электрохимические характеристики и фазовый состав литиймарганцевой шпинели с избытком лития Li1+xMn2O4 // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 3. С. 157–170. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-3-157-170
  4. Захарова Г. С., Фаттахова З. А., Трофимов А. А. Гидротермально-микроволновой синтез композита MnO/C в присутствии аскорбиновой кислоты // Журнал неорганической химии. 2024. Т. 69, № 12. С. 1785–1795. https://doi.org/10.31857/S0044457X24120116
  5. Братков И. В., Иванов А. Д., Колчин А. Д., Савицкий И. А. Получение композиционного анодного материала «сферический графит – SnO2» // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2025, Т. 68, вып. 1. С. 55–62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20256801.7099
  6. Zhang Y., Wei Zh., Batuk M., Hadermann J., Filatov A., Chang J., Han H., Abakumov A., Dikarev E. Lithium-rich, oxygen-deficient spinel obtained through low-temperature decomposition of heterometallic molecular precursor // Energy Materials. 2025. Vol. 5. Art. 500063. https://doi.org/10.20517/energymater.2024.213
  7. Galashev A. Y. Molecular dynamic study of the applicability of silicene lithium ion battery anodes: A review // Electrochemical Materials and Technologies. 2023. Vol. 2. Art. 20232012. https://doi.org/10.15826/elmattech.2023.2.012
  8. Zhang Zh., Wu Y., Mo Z., Lei X., Xie X., Xue X., Qin H., Jiang H. Research progress of silicon-based anode materials for lithium-ion batteries // RSC Advances. 2025. Vol. 15. Art. 10731. https://doi.org/10.1039/d5ra01268f
  9. Korchun A. V., Evshchik E. Yu., Baskakov S. A., Bushkova O. V., Dobrovolsky Y. A. Influence of a binder on the electrochemical behaviour of Si/RGO composite as negative electrode material for Li-ion batteries // Chimica Techno Acta. 2020. Vol. 7. P. 259–268. https://doi.org/10.15826/chimtech.2020.7.4.21
  10. Леонова Н. М., Леонова А. М., Баширов О. А., Лебедев А. С., Трофимов А. А., Суздальцев А. В. Аноды на основе С/SiC для литий-ионных источников тока // Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23, вып. 1. С. 41–50. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2023-23-1-41-50, EDN: ZFLYPF
  11. Заворин А. В., Мосеенков С. И., Столярова С. Г., Окотруб А. В., Кузнецов В. Л. Использование композитов на основе МУНТ и Si в качестве анодного материала в литий-ионных аккумуляторах // Сибирский физический журнал. 2023. Т. 18, № 2. С. 66–75. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-2-66-75
  12. Yasuda K., Nohira T. Electrochemical production of silicon // High Temperature Materials and Processes. 2022. Vol. 41. P. 247–278. https://doi.org/10.1515/htmp-2022-0033
  13. Salah M., Murphy P., Hall C., Francis C., Kerr R., Fabretto M. Pure silicon thin-film anodes for lithium-ion batteries: A review // J. Power Sources. 2019. Vol. 414. P. 48–67. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.068
  14. Леонова А. М., Леонова Н. М., Суздальцев А. В. Поведение электроосажденной пленки кремния на стеклоуглероде при литировании и делитировании // Электрохимическая энергетика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 150–160. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2024-24-3-150-160, EDN: ZPMQZQ
  15. Laptev M. V., Isakov A. V., Grishenkova O. V., Vorob’ev A. S., Khudorozhkova A. O., Akashev L. A., Zaikov Yu. P. Electrodeposition of thin silicon films from the KF–KCl–KI–K2SiF6 melt // Journal of the Electrochemical Society. 2020. Vol. 167. Art. 042506. https://doi.org/10.1149/1945–7111/ab7aec
  16. Sethuraman V. A., Srinivasan V., Newman J. Analysis of electrochemical lithiation and delithiation kinetics in silicon // Journal of the Electrochemical Society. 2013. Vol. 160. P. A394–A403. https://doi.org/10.1149/2.008303jes
  17. Domi Y., Usui H., Sakaguchi H. Analysis of the interfacial reaction between Si-based anodes and electrolytes in Li-ion batteries // Chemical Communications. 2024. Vol. 60. Art. 12986. https://doi.org/10.1039/d4cc04134h
  18. Liu B., Luo M., Wang Z., Passolano Ch., Shaw L. On the specific capacity and cycle stability of Si@void@C anodes: Effects of particle size and charge/discharge protocol // Batteries. 2022. Vol. 8. Art. 10. https://doi.org/10.3390/batteries8100154
  19. Lux S. F., Lucas I. T., Pollak E., Passerini S., Winter M., Kostecki R. The mechanism of HF formation in LiPF6 based organic carbonate electrolytes // Electrochemistry Communications. 2011. Vol. 14. P. 47– 50. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2011.10.026 
Поступила в редакцию: 
07.08.2025
Принята к публикации: 
10.09.2025
Опубликована: 
30.09.2025