Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

Электрохимические свойства наноматериалов Li2ZnTi3O8/C

Полный текст:

Аннотация

С помощью золь-гель-метода синтезированы анодные наноматериалы Li2ZnTi3O8/C, в которых в качестве источника углерода использовали поливинилиденфторид (ПВДФ) и  сахарозу. Полученные материалы охарактеризованы с помощью РФА, ПЭМ, ТГА и КР- спектроскопии. Исследовано влияние углеродного прекурсора и температуры отжига на  электрохимические свойства полученных материалов. Показано, что введение как  поливинилиденфторида, так и сахарозы приводит к формированию наноразмерного  титаната лития-цинка и образованию высокопроводящего углеродного покрытия. В случае использования ПВДФ происходит также  фторирование поверхности титаната лития-цинка. Такая модификация приводит к улучшению  электрохимических свойств полученных материалов: разрядные емкости Li2ZnTi3O8 и  Li2ZnTi3O8/C–5F, отожженных при 800 °С, при токе 20 мА/г составляют 180 и 227 мАч/г соответственно.

Об авторах

И. А. Стенина
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 31


П. А. Никифорова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия
119991, Москва, Воробьевы горы, 1


Т. Л. Кулова
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Россия
119071 Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4


А. М. Скундин

Россия


А. Б. Ярославцев
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 31


Список литературы

1. Zhao B., Ran R., Liu M., Shao Z. A comprehensive review of Li4Ti5O12-based electrodes for lithiumion batteries: The latest advancements and future perspectives // Mater. Sci. Eng. R. 2015. V. 98. P. 1–71.

2. Ярославцев А.Б., Кулова Т.Л., Скундин А.М. Электродные наноматериалы для литий- ионных аккумуляторов // Успехи химии. 2015. Т. 84. № 8. С. 826–852.

3. Yang Z., Zhang J., Kintner-Meyer M.C.W., Lu X., Choi D., Lemmon J.P., Liu J. Electrochemical energy storage for green grid // Chem. Rev. 2011. V. 111. P. 3577–3613.

4. Hong Z.S., Wei M.D., Ding X.K., Jiang L.L., Wei K.M. Li2ZnTi3O8 nanorods: A new anode material for lithium-ion battery// Electrochem. Commun. 2010. V. 12. P. 720–723.

5. Liu T., Tang H., Zan L., Tang Z. Comparative study of Li2ZnTi3O8 anode material with good high rate capacities prepared by solid state, molten salt and sol–gel methods // J. Electroanal. Chem. 2016. V. 771. P. 10–16.

6. Wang L., Wu L.J., Li Z.H., Lei G.T., Xiao Q.Z., Zhang P. Synthesis and electrochemical properties of Li2ZnTi3O8 fibers as an anode material for lithium-ion batteries // Electrochim. Acta. 2011. V. 56. P. 5343–5346.

7. Wang L., Chen B., Meng Z., Luo B., Wang X., Zhao Y. High performance carbon-coated lithium zinc titanate as an anode material for lithium-ion batteries // Electrochim. Acta. 2016. V. 188. P. 135–144.

8. Tang H., Zhu J., Tang Z., Ma Ch. Al-doped Li2ZnTi3O8 as an effective anode material for lithium-ion batteries with good rate capabilities // J. Electroanal. Chem. 2014. V. 731. P. 60–66.

9. Zhu G.-N., Wang C.-X., Xia Y.-Y. A comprehensive study of effects of carbon coating on Li4Ti5O12 anode material for lithium- ion batteries // J. Electrochem. Soc. 2011. V. 158. № 2. P. A102–A109.

10. Tang H., Tang Z. Effect of different carbon sources on electrochemical properties of Li2ZnTi3O8/C anode material in lithiumion batteries // J. Alloys Comp. 2014. V. 613. P. 267– 274.

11. Tang H., Zan L., Mao W., Tang Z. Improved rate performance of amorphous carbon coated lithium zinc titanate anode material with alginic acid as carbon precursor and particle size controller // J. Electroanal. Chem. 2015. V. 751. P. 57–64.

12. Chen Ch., Ai Ch., Liu X., He Y., Wu Y. High performance Li2ZnTi3O8@C anode material fabricated by a facile method without an additional carbon source // J. Alloys Comp. 2017. V. 698. P. 692–698.

13. Han X., Zhao Z., Xu Y., Liu D., Zhang H., Zhao C. Synthesis and characterization of F-doped nanocrystalline Li4Ti5O12/C compounds for lithium-ion batteries // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 41968–41975.

14. Gryzlov D., Novikova S., Kulova T., Skundin A., Yaroslavtsev A. Behavior of LiFePO4/CPVDF/Ag-based cathode materials obtained using polyvinylidene fluoride as the carbon source // Mater. Des. 2016. V. 104. P. 95–101.

15. Krishna Kumar S., Ghosh S., Ghosal P., Martha S.K. Synergistic effect of 3D electrode architecture and fluorine doping of Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2 for high energy density lithium-ion batteries // J. Power Sources. 2017. V. 356. P. 115–123.

16. Nakajima T., Gupta V., Ohzawa Y., Koh M., Singh R.N., Tressaud A., Durand E. Electrochemical behavior of plasma-fluorinated graphite for lithium ion batteries // J. Power Sources. 2002. V. 104. P. 108–114.

17. Никифорова П.А., Стенина И.А. Кулова Т.Л., Скундин А.М., Ярославцев А.Б. Влияние размера частиц на проводящие и электрохимические свойства Li2ZnTi3O8 // Неорганические материалы. 2016. Т. 52. № 11. P. 1211–1216.

18. Wilcox J.D., Doeff M.M., Marcinek M., Kostecki R. Factors influencing the quality of carbon coatings on LiFePO4 // J. Electrochem. Soc. 2007. V. 154. № 5. P. A389–A395.

19. Tuinstra F., Koenig J.L. Raman spectrum of graphite // J. Chem. Phys. 1970. V. 53. P. 1126–1130.

20. Стенина И.А., Букалов С.С., Кулова Т.Л., Скундин А.М., Табачкова Н.Ю., Ярославцев А.Б. Влияние углеродного покрытия на электрохимические свойства наноразмерных материалов на основе титаната лития // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 11–12. С. 55–61.

21. Zhu Z., Cheng F., Chen J. Investigation of effects of carbon coating on the electrochemical performance of Li4Ti5O12/C nanocomposites // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. V. 9484–9490.

22. Zheng Z., Wang Y., Zhang A., Zhang T., Cheng F., Tao Z., Chen J. Porous Li2FeSiO4/C nanocomposite as the cathode material of lithium-ion batteries // J. Power Sources. 2012. V. 198. P. 229–235.

23. Xu Yu., Hong Z., Xia L., Yang J., Wei M. One step sol–gel synthesis of Li2ZnTi3O8/C nanocomposite with enhanced lithium-ion storage properties // Electrochim. Acta. 2013. V. 88. P. 74–78.

24. Stenina I.A., Kulova T.L., Skundin A.M., Yaroslavtsev A.B. High grain boundary density Li4Ti5O12/anatase-TiO2 nanocomposites as anode material for Li-ion batteries // Mater. Res. Bull. 2016. V.75. P.178–184.

25. Borghols W.J.H., Wagemaker M., Lafont U., Kelde E.M., Mulder F.M. Size effects in the Li4+xTi5O12 spinel // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 17786–17792.

26. Стенина И.А., Соболев А.Н., Кузьмина А.А., Кулова Т.Л., Скундин А.М., Табачкова Н.Ю., Ярославцев А.Б. Электрохимические свойства наноматериалов Li4Ti5O12/C и Li4Ti5O12/C/Ag // Неорганические наноматериалы. 2017. Т. 53. № 10. С. 1063–1069.


Просмотров: 36


ISSN 1992-7223 (Print)