Струмоутворюючі процеси в літієвих джерелах струму з композиційним катодом SiO2 – C

I. F. Myronyuk, V. I. Mandzyuk, V. M. Sachko

Анотація


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, Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. 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', Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. 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, Fіzika і hіmіja tverdogo tіla 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, Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. 5 (4), 767 (2004).

І.F. Mironjuk, B.K. Ostafіjchuk, V.І. Mandzjuk, B.P. Bahmatjuk, І.І. Grigorchak, R.J. Rіpec'kij, Fіzika і hіmіja tverdogo tіla 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).


Повний текст: PDF
7 :: 16

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.