Струмоутворюючі процеси в літієвих джерелах струму з композиційним катодом SiO2 – C
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.16.3.569-575Ключові слова:
композит SiO2 – C, питома ємність, коефіцієнт дифузіїАнотація
У роботі, використовуючи методи гальваностатичного циклювання, циклічної вольтамперометрії та імпедансної спектроскопії, досліджений процес струмоутворення в літієвому джерелі струму (ЛДС) з композиційним катодом SiO2 –22% C. Встановлено, що при розрядженні джерела в режимі С/20 його питома ємність становить 1757 мА∙год/г. У циклах розрядження/зарядження ЛДС відбувається різкий спад питомої ємності (необоротна ємність після першого циклу перевищує 95 %) внаслідок утворення поверхневого твердотільного шару складу (ПТШ) складу LiF та сполуки LiхSiO2, в якій літій при зарядженні джерела не окислюється до йонного стану. З’ясовано, що впровадження в катодний матеріал йонів літію до значення х = 1,8 зумовлює зменшення їх коефіцієнта дифузії на 4 порядки (DLi = 2,2∙10 -14 ÷ 2,1∙10 -18 см2/с).
Посилання
J.-M. Tarascon, M. Armand, Nature 414(6861), 359 (2001).
R. A. Sharma, R. N. Seefurth, J. Electrochem. Soc. 123(12), 1763 (1976).
B. A. Boukamp, G. C. Lesh, R. A. Huggins, J. Electrochem. Soc. 128(4), 725 (1981).
C. van der Marel, G. J. B. Vinke, W. van der Lugt, Solid State Commun. 54(11), 917 (1985).
L. Y. Beaulieua, K. W. Ebermanb, R. L. Turnerb, L. J. Krauseb, J. R. Dahn, Electrochem. Solid State Lett. 4 (9), A137 (2001).
H. Li, X. Huang, L. Chen, G. Zhou, Z. Zhang, D. Yu, Y. J. Mo, N. Pei, Solid State Ionics 135 (1-4), 181 (2000).
J. H. Ryu, J. W. Kim, Y.-E. Sung, S. M. Oh, Electrochem. Solid-State Lett. 7 (10), A306 (2004).
W.-R. Liu, Z.-Z. Guo, W.-S. Young, D.-Z. Shein, H.-C. Wu, M.-H. Yang, N.-L. Wu, J. Power Sources 140 (1), 139 (2005).
M.-H. Park, M. G. Kim, J. Choo, K. Kim, J. Kim, S. Ahn, Y. Cui, J. Cho, Nano Lett. 9 (11), 3844 (2009).
T. Song, J. Xia, J.-H. Lee, D. H. Lee, M.-S. Kwon, J.-M. Choi, J. Wu, S. K. Doo, H. Chang, W. I. Park, D. S. Zang, H. Kim, Y. Huang, K.-C. Hwang, J. A. Rogers, U. Park, Nano Lett. 10 (5), 1710 (2010).
H. Kim, J. Cho, Nano Lett. 8 (11), 3688 (2008).
L.-F. Cui, R. Ruffo, C. K. Chan, H. Peng, Y. Cui, Nano Lett. 9 (1), 491 (2009).
F. Tuinstra, J. L. Koenig, J. Chem. Phys. 53, 1126 (1970).
H. Kim, B. Han, J. Choo, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 47 (52), 10151 (2008).
V.І.Mandzjuk, V.M.Sachko, І.F.Mironjuk, Physics and Chemistry of Solid State. 15 (1), 130 (2014).
J. Yang Y. Takeda, N. Imanishi, C. Capiglia, J. Y. Xie, O. Yamamoto, Solid State Ionics 152-153, 125 (2002).
T. Tabuchi, H. Yasuda, M. Yamachi, J. Power Sources 146 (1-2), 507 (2005).
T. Zhang, J. Gao, H. P. Zhang, L. C. Yang, Y. P. Wu, H. Q. Wu, Electrochem. Commun. 9 (5), 886 (2007).
M. Miyachi, H. Yamamoto, H. Kawai, J. Electrochem. Soc. 154 (4), A376 (2007).
J.-H. Kim, H.-J. Sohn, H. Kim, G. Jeong, W. Choi, J. Power Sources. 170 (2), 456 (2007).
C. H. Doh, C. W.Park, H. M. Shin, D. H. Kim, Y. D. Chung, S. I. Moon, B. S. Jin, H. S. Kim, A. Veluchamy, J. Power Sources 179 (1), 367 (2008).
Yu. R. Ren, M. Z.Qu, Z. L. Yu, Sci. China Ser. B – Chem. 52 (12), 2047 (2009).
C. Guo, D. Wang, Q. Wang, B. Wang, T. Liu, Int. J. Electrochem. Sci. 7 (9), 8745 (2012).
І. F. Mironjuk, V. V. Lobanov, B. K. Ostafіjchuk, V. І. Mandzjuk, І. І. Grigorchak, L. S. Jablon', Physics and Chemistry of Solid State 2 (4), 653 (2001).
B.K. Ostafіjchuk, І.F. Mironjuk, V. O. Kocjubins'kij, V. І. Mandzjuk, Ju. V. Gavenchuk, Nanosistemi, nanomaterіali, nanotehnologіyi 4 (3), 585 (2006).
І.F. Mironjuk, V.M. Ogenko, B.K. Ostafіjchuk, V.І. Mandzjuk, І.І. Grigorchak, Physics and Chemistry of Solid State 2(4), 661 (2001).
V.І. Mandzjuk, І.F. Mironjuk, V.A. T'ortih, І.S. Berezovs'ka, V.V. Janishpol's'kij, Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. 5 (2), 679 (2010).
V.І. Mandzjuk, І.F. Mironjuk, B.K. Ostafіjchuk, І.І. Grigorchak, Physics and Chemistry of Solid State 5 (4), 767 (2004).
І.F. Mironjuk, B.K. Ostafіjchuk, V.І. Mandzjuk, B.P. Bahmatjuk, І.І. Grigorchak, R.J. Rіpec'kij, Physics and Chemistry of Solid State 6(2), 212 (2005).
V.V. Bukatjuk, V.I. Mandzjuk, I.F. Mironjuk, III Vserossijskaja molodjozhnaja konferencija s jelementami nauchnoj shkoly “Funkcional'nye nanomaterialy i vysokochistye veshhestva” (IMET RAN RHTU im. D.I. Mendeleeva, Moskva, 2012), s. 95.
V. V. Gumenyak, I. F. Myronyuk, V. I. Mandzyuk, HІV mіzhnarodna konferencіja “Fіzika і tehnologіja tonkih plіvok ta nanosistem” (Vidavnictvo Prikarpats'kogo nacіonal'nogo unіversitetu іm. Vasilja Stefanika, Іvano-Frankіvs'k, 2013), s. 217.
M. Noel, V. Suryanarayanan, J. PowerSources 111, 193(2002).
C.-H. Doh, A. Veluchamy, D.-J. Lee, J.-H. Lee, B.-S. Jin, S.-I. Moon, C.-W. Park, D.-W. Kim, Bull. Korean Chem. Soc. 31 (5), 1257 (2010).
Z.B. Stojnov, B.M. Grafov, B. Savova-Stojnova, V.V. Elkin. Jelektrohimicheskij impedans (Nauka, Moskva, 1991).
P. Liu, H. Wu, Solid State Ionics 92, 91 (1996).
T.Pajkossy, L. Nyikos, Electrochim Acta 34, 171 (1989).
E. Barsoukov, J.R. Macdonald Impedance spectroscopy. Theory, experiment, and applications (Wiley-Interscience? NewJersey, 2005).
T. Uchida, Y. Morikawa, H. Ikuta, M. Wakihara, K. Suzuki, J. Electrochem. Soc. 143 (8), 2606 (1996).
N. Takami, A. Satoh, M. Hara, T. Ohsaki, J. Electrochem. Soc. 142 (2), 371 (1995).
A. Funabiki, M. Inaba, Z. Ogumi, J. Power Sources 68(2), 227 (1997).
N. Ding, J. Xu, Y.X. Yao, G. Wegner, X. Fang, C.H. Chen, I. Lieberwirth, Solid State Ionics 180 (2–3), 222 (2009).
R. Ruffo, S.S. Hong, C.K. Chan, R.A. Huggins, Y. Cui, J. Phys. Chem. C. 113(26), 11390 (2009).
J. Xie, N. Imanishi, T. Zhang, A. Hirano, Y. Takeda, O. Yamamoto, Mate. Chem. Phys. 120(2–3), 421 (2010).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
