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


Для цитирования:

Кузьмина А. А., Кудряшова Ю. О., Кулова Т. Л., Скундин А. М., Чеканников А. А. Механизм деградации электродов из титаната натрия при циклировании // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19, вып. 3. С. 148-156. DOI: 10.18500/1608-4039-2019-19-3-148-156, EDN: JXVFTL

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 329)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
EDN: 
JXVFTL

Механизм деградации электродов из титаната натрия при циклировании

Авторы: 
Кузьмина Анна Александровна, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН
Кудряшова Юлия Олеговна, Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»
Кулова Татьяна Львовна, Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Скундин Александр Мордухаевич, Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Чеканников Андрей Александрович, Сколковский Институт науки и технологий
Аннотация: 

Методами гальваностатического циклирования и электрохимической импедансной спектроскопии изучены процессы деградации при циклировании электродов из титаната натрия Na2Ti3O7. Скорость деградации уменьшается от цикла к циклу по мере циклирования, а также при повышении тока циклирования. Сделан вывод, что основной причиной деградации является постепенное восстановление электролита с образованием нерастворимых продуктов (SEI).

Список источников: 

1. Скундин А. М., Кулова Т. Л., Ярославцев А. Б. Натрий-ионные аккумуляторы (Обзор) // Электрохимия. 2018. Т. 54. С. 131–174.

2. Senguttuvan P., Rousse G., Seznec V., Tarascon J.-M., Palac??n M. R., Na2Ti3O7 : Lowest voltage ever reported oxide insertion electrode for sodium ion batteries // Chem. Mater. 2011. Vol. 23. P. 4109–4111.

3. Zhao L., Qi L., Wang H. Sodium titanate nanotube/graphite, an electric energy storage device using Na+-based organic electrolytes // J. Power Sources. 2013. Vol. 242. P. 597–603.

4. Rudola A., Saravanan K., Masona C. W., Balaya P. Na2Ti3O7 : an intercalation based anode for sodium-ion battery applications // J. Mater. Chem. A. 2013. Vol. 1. P. 2653–2662.

5. Pan H., Lu X., Yu X., Hu Y.-S., Li H., Yang X.-Q., Chen L. Sodium storage and transport properties in layered Na2Ti3O7 for room-temperature sodium-ion batteries // Adv. Energy Mater. 2013. Vol. 3. P. 1186–1194.

6. Wang W., Yu C., Liu Y., Hou J., Zhu H., Jiao S. Single crystalline Na2Ti3O7 rods as an anode material for sodium-ion batteries // RSC Adv. 2013. Vol. 3. P. 1041–1044.

7. Zou W., Li J., Deng Q., Xue J., Dai X., Zhou A., Li J. Microspherical Na2Ti3O7 prepared by spray-drying method as anode material for sodium-ion battery // Solid State Ionics. 2014. Vol. 262. P. 192–196.

8. Xu J., Ma C., Balasubramanian M., Meng Y. S. Understanding Na2Ti3O7 as an ultra-low voltage anode material for a Na-ion battery // Chem. Commun. 2014. Vol. 50. P. 12564–12567.

9. Zhang Y., Guo L., Yang S. Three-dimensional spider-web architecture assembled from Na2Ti3O7 nanotubes as a high performance anode for a sodium-ion battery // Chem. Commun. 2014. Vol. 50. P. 14029–14032.

10. Rudola A., Sharma N., Balaya P. Introducing a 0.2 V sodium-ion battery anode : The Na2Ti3O7 to Na3 ? xTi3O7 pathway // Electrochem. Commun. 2015. Vol. 61. P. 10–13.

11. Xie M., Wang K., Chen R., Li Li, Wu F. A facile route to synthesize sheet-like Na2Ti3O7 with improved sodium storage properties // Chem. Res. in Chinese Univs. 2015. Vol. 31. P. 443–446.

12. Wang X., Li Y., Gao Y., Wang Z., Chen L. Additive-free sodium titanate nanotube array as advanced electrode for sodium ion batteries // Nano Energy. 2015. Vol. 13. P. 687–692.

13. Nava-Avendano J., Morales-Garc??a A., Ponrouch A., Rousse G., Frontera C., Senguttuvan P., Tarascon J.-M., Arroyo-de Dompablo M. E., Palac??n M. R. Taking steps forward in understanding the electrochemical behavior of Na2Ti3O7 // J. Mater. Chem. A. 2015. Vol. 3, № 44. P. 22280–22286.

14. Yan Z., Liu L., Shu H., Yang X., Wang H., Tan J., Zhou Q., Huang Z., Wang X. A tightly integrated sodium titanate-carbon composite as an anode material for rechargeable sodium ion batteries // J. Power Sources. 2015. Vol. 274. P. 8–14.

15. Zarrabeitia M., Castillo-Mart??neza E., Del Amo J. M. L., Egu??a-Barrio A., Munoz-Marquez M. A., Rojo T., Casas-Cabanas M. Identification of the critical synthesis parameters for enhanced cycling stability of Na-ion anode material Na2Ti3O7 // Acta Materialia. 2016. Vol. 104. P. 125–130.

16. Mukherjee S., Bates A., Schuppert N., Son B., Kim J. G., Choi J. S., Choi M. J., Lee D.-H., Kwon O., Jasinski J., Park S. A study of a novel Na ion battery and its anodic degradation using sodium rich prussian blue cathode coupled with different titanium based oxide anodes // J. Power Sources. 2015. Vol. 286. P. 276–289.

17. Munoz-Marquez M. A., Zarrabeitia M., Castillo-Mart??nez E., Egu??a-Barrio A., Rojo T., Casas-Cabanas M. Composition and evolution of the solid-electrolyte interphase in Na2Ti3O7 electrodes for Na-ion batteries : XPS and auger parameter analysis // ACS Applied Materials & Interfaces. 2015. Vol. 7. P. 7801–7808.

18. Liu J., Banis M. N., Xiao B., Sun Q., Lushington A., Li R., Guo J., Sham T.-K., Sun X. Atomically precise growth of sodium titanates as anode materials for high-rate and ultralong cycle-life sodium-ion batteries // J. Mater. Chem. A. 2015. Vol. 3. P. 24281–24288.

19. Xu Y., Bauer D., Lubke M., Ashton T. E., Zong Y., Darr J. A. High-power sodium titanate anodes ; a comparison of lithium vs sodium-ion batteries // J. Power Sources. 2018. Vol. 408. P. 28–37.

20. Tran N.Q., Le T.A., Lee H. Ultralight and Flexible Sodium Titanate Nanowire Aerogel with Superior Sodium Storage // J. Mater. Chem. A. 2018. Vol. 6. P. 17495–17502.

21. Chen S., Pang Y., Liang J., Ding S. Red blood cell-like carbon hollow sphere anchored ultrathin Na2Ti3O7 nanosheets as long cyclic and high rate-performance anodes for sodium-ion batteries // J. Mater. Chem. A. 2018. Vol. 6. P. 13164–13170.

22. Kulova T., Skundin A., Chekannikov A., Novikova S., Stenina I., Kudryashova Yu., Sinenko G. Study of sodium-ion battery based on sodium vanadium phosphate and sodium titanate at low temperatures // Intern. J. Electrochem. Sci. 2019. Vol. 14. P. 1451–1460.

23. Ivanishchev A., Churikov A., Ivanishcheva I., Ushakov A. Lithium diffusion in Li3V2(PO4)3-based electrodes : a joint analysis of electrochemical impedance, cyclic voltammetry, pulse chronoamperometry, and chronopotentiometry data // Ionics. 2016. Vol. 22. P. 483–501.

Поступила в редакцию: 
09.04.2019
Принята к публикации: 
05.05.2019
Опубликована: 
20.09.2019