Cd|KOH|NiOOH

Zn|NH4CI|MnO2

Li|LiClO4|MnO2

Pb|H2SO4|PbO2

H2|KOH|O2

Оптимизация условий твердофазного синтеза электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов с использованием планирования многофакторного эксперимента

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2018-18-2-98-108

Исследовалась возможность использования метода планирования многофакторного эксперимента для оптимизации условий твердофазного синтеза катодного материала LiFePO4/C. Параметрами оптимизации являлись содержание углерода в образцах, температура и длительность синтеза, функцией отклика – величина начальной разрядной ёмкости электрода. Был получен полином, ограниченный линейными членами. Дальнейшие эксперименты показали, что максимальную ёмкость демонстрировали электроды, синтезированные при значениях параметров, изменённых относительно первоначальных в направлении, согласующемся со знаками коэффициентов уравнения регрессии. Метод планирования многофакторного эксперимента позволил существенно облегчить выбор условий синтеза электродного материала, дав направление изменения значимых параметров для достижения оптимума (максимального значения функции отклика – удельной ёмкости).

Литература

1. Hu M., Pang X., Zhou Z. Recent progress in high-voltage lithium ion batteries // J. Power Sources. 2013. Vol. 237. P. 229–242.

2. Xu X., Lee S., Jeong S., Kim Y., Cho J. Recent progress on nanostructured 4 V cathode materials for Li-ion batteries for mobile electronics // Materials Today. 2013. Vol. 16. P. 487–495.

3. Zaghib K., Guerfi A., Hovington P., Vijh A., Trudeau M., Mauger A., Goodenough J. B., Julien C. M. Review and analysis of nanostructured olivine-based lithium recheargeable batteries: Status and trends // J. Power Sources. 2013. Vol. 232. P. 357–369.

4. Liu T., Cao F., Ren L., Li X., Sun S., Sun X., Zang Z., Niu Q., Wu J. A theoretical study of different carbon coatings effect on the depolarization effect and electrochemical performance of LiFePO4 cathode // J. Electroanal. Chem. 2017. Vol. 807. P. 52–58.

5. Liu W. L., Tu J. P., Qiao Y. Q., Zhou J. P., Shi S. J., Wang X. L., Gu C. D. Optimized performances of core-shell structured LiFePO4/C nanocomposite // J. Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 7728–7735.

6. Wang Y., Zhang D., Yu X., Cai R., Shao Z., Liao X.-Z., Ma Z.-F. Mechanoactivation-assisted synthesis and electrochemical characterization of manganese lightly doped LiFePO4 // J. Alloys Compd. 2010. Vol. 492. P. 675–680.

7. Dong Y. Z., Zhao Y. M., Chen Y. H., He Z. F., Kuang Q. Optimized carbon-coated LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries // Materials Chemistry and Physics. 2009. Vol. 115. P. 245–250.

8. Gong C., Xue Z., Wen S., Ye Y., Xie X. Advanced carbon materials/olivine LiFePO4 composites cathode for lithium ion batteries // J. Power Sources. 2016. Vol. 318. P. 93–112.

9. Toprakci O., Toprakci H. A. K., Ji L., Zhang X. Fabrication and Electrochemical Characteristics of LiFePO4 Powders for Lithium-Ion Bateries // Powder and Particle Journal. 2010. № 28. P. 50–73.

10. Zhang D.-Y., Yuan Q.-H., Zhang P.-X., Huang X.-Q., Xu Q.-M., Ren X.-Z., Liu J.-H. Study on the optimum processing conditions of citric acid coated LiFePO4/C composite materials // J. Functional Materials. 2009. Vol. 40. P. 763–766.

11. Liu T., Li X., Sun S., Sun X., Cao F., Ohsaka T., Wu J. Analysis of the relationship between vertical imparity distribution of conductive additive and electrochemical behaviors in lithium ion batteries // Electrochim. Acta. 2018. Vol. 269. P. 422–428.

12. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высш. шк., 1985. 319 с.

13. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с.

14. Гридина Н. А., Романова В. О., Чуриков М. А., Чуриков А. В., Иванищева И. А., Запсис К. В., Волынский В. В., Клюев В. В. Исследование катодного материала LiMnyFe1 − yPO4 для литий-ионных аккумуляторов // Электрохим. энергетика. 2013. Т. 13, № 4. С. 181–186.

15. Kosova N. V., Devyatkina E. T., Petrov S. A. Fast and Low Cost Synthesis of LiFePO4 Using Fe3+ Precursor // J. Electrochem. Soc. 2010. Vol. 157, № 11. P. A1247–A1252.

16. Jugović D., Uskoković D. A review of recent developments in the synthesis procedures of lithium iron phosphate powders // J. Power Sources. 2009. Vol. 190, № 2. P. 538–544.

Текст в формате PDF:
(downloads: 244)