Титанат літію (Li4Ti5O12 або LTO) є одним із кращих варіантів заміни графіту як анодного матеріалу в літій-іонному акумуляторі (ЛІА) внаслідок утворення небажаного шару проміжної фази твердого електроліту (ПФТЕ), який споживає іон Li<^>+, знижує продуктивність ЛІА і може викликати некерований нагрів. Здатність LTO запобігати утворенню ПФТЕ і піддаватися нульовій деформації під час інтеркаляції робить LTO вкрай безпечним у застосуванні. Однак титанат літію зі структурою шпінелі має низьку теоретичну ємність і погану електронну провідність. Низька провідність накладає обмеження на його застосування. Золь-гель метод і об'єднання LTO з Si, що володіє високою теоретичною ємністю, є ключовим фактором в усуненні недоліків LTO. Для досягнення високої потужності, запасу міцності і маловитратних виробничих властивостей у золь-гель синтезі застосовували гідротермально-механохімічну обробку для отримання наноструктури (Li4Ti5O12). Потім наночастинки кремнію з масовим відсотком 5, 10 і 15 % додали до електродного композиту для збільшення ємності анода титаната літію. Всі зразки були охарактеризовані з використанням рентгеноструктурного аналізу, растрової електронної мікроскопії та просвічувальної електронної мікроскопії. Активний анодний матеріал нано-LTO/Si був покритий і використаний у плоскій круглій батареї. Як протиелектрод у зібраному плоскому круглому напівелементі використовувалася металева літієва фольга. Продуктивність батареї перевірялася за допомогою електрохімічної імпедансної спектроскопії, циклічної вольтамперометрії (ЦВ) і заряду-розряду (ЗР). Результати рентгеноструктурного аналізу показали, що були отримані сполуки титаната літію з кристалічною структурою шпінелі (Li4Ti5O12) і домішками рутилу TiO2. Результати РЕМ-мікрофотографії показали майже однорідні морфологічні структури у вигляді агломератів у більшості зразків. У той час як ПЕМ-зображення нанокремнія мало кристалічну фазу з розміром частинок менше 100 мм. Однак наявність небажаного шару SiOx не спостерігалося чітко. Додавання наночасток Si може збільшити питому ємність вище теоретичної ємності LTO, однак, за прогнозами, утворення ізоляційного шару SiOx є основною перешкодою, що знижує ефективність додавання наночастинок Si до з'єднання LTO. Гідротермічна обробка зразка може поліпшити характеристики нанокомпозитного анода LTO/Si. За результатами ЗР отримане з'єднання LTO/Si має розрядну здатністю до 12 С. Результати ЦВ і ЗР показали оптимальний масовий відсоток Si 10 %, а найкраща ємність зразка була отримана за 229,72 мАг/г.

  Повний текст PDF - 1.165 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"