Научная статья на тему 'Тонкослойные электрохимически полученные SiO2/Ni-композиты в литиевом макетном аккумуляторе'

Тонкослойные электрохимически полученные SiO2/Ni-композиты в литиевом макетном аккумуляторе Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
287
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
диоксид SiO2 / аморфный / нанометровый композит SiO2/Ni / электролиз / литиевый аккумулятор / SiO2dioxide / amorphous modification / nanometer SiO2/Ni composite / electrolysis / lithium battery

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Р Д. Апостолова, Н А. Мациевский, В А. Гладун, М О. Савченко

Диоксид кремния был получен сернокислотным осаждением из водного раствора Na2SiО3·mH2O. Размер частиц основной фракции синтезированного материала, установленный по изображению в электронном микроскопе, находится в пределах 12–16 нм. По данным рентгенофазового анализа получен SiO2 диоксид аморфной модификации. Его использовали для синтеза тонкослойного композита SiO2/Ni электролизом с целью определения возможности применения в отрицательных электродах миниатюрных литий-ионных батарей (ЛИБ). Исследования композита SiO2/Ni в модельном литиевом аккумуляторе в гальваностатическом циклировании показали стабильное эффективное преобразование в интервале напряжения 0,40–0,15 В как свидетельство перспективности его использования в ЛИБ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Р Д. Апостолова, Н А. Мациевский, В А. Гладун, М О. Савченко

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Silicon dioxide was produced by deposition from Na2SiО3·mH2O aqueous solution. The particle size of the main faction of the synthesized material, determined in an electron microscope, is in a range of 12–16 nm. On the data of the XRD patterns,SiO2 of amorphous modification was obtained. Then it was used for production of a thinlayer SiO2/Ni composite by electrolysis for application in negative electrodes of miniature lithium-ion batteries (LIB). The investigations of SiO2/Ni composite in a prototype of a Li-accumulator by the galvanostatic mode show the stable cycling in the voltage of 0.40–0.15 V as evidence of the perspective of its usage in LIB.

Текст научной работы на тему «Тонкослойные электрохимически полученные SiO2/Ni-композиты в литиевом макетном аккумуляторе»

ГТ1

Тонкослойные электрохимически полученные SiO^Ni-композиты в литиевом макетном аккумуляторе

*Р. Д. Апостолова, Н. А. Мациевский, В. А. Гладун, М. О. Савченко

ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет», пр. Гагарина, 8, г. Днепр, 49005, Украина, e-mail: [email protected]

Диоксид кремния был получен сернокислотным осаждением из водного раствора Na2Si03^mH20. Размер частиц основной фракции синтезированного материала, установленный по изображению в электронном микроскопе, находится в пределах 12-16 нм. По данным рент-генофазового анализа получен Si02 диоксид аморфной модификации. Его использовали для синтеза тонкослойного композита Si02/Ni электролизом с целью определения возможности применения в отрицательных электродах миниатюрных литий-ионных батарей (ЛИБ). Исследования композита Si02/Ni в модельном литиевом аккумуляторе в гальваностатическом цикли-ровании показали стабильное эффективное преобразование в интервале напряжения 0,40-0,15 В как свидетельство перспективности его использования в ЛИБ.

Ключевые слова: диоксид SiO2, аморфный, нанометровый композит SiO2/Ni, электролиз, литиевый аккумулятор.

УДК 544.643-621.357

ВВЕДЕНИЕ

Диоксид SiO2 предложен как альтернативный материал с повышенной теоретической удельной емкостью (1784 мА-ч-г-1) для замены менее энергоемкого графита (372 мА-ч-г-1), используемого в отрицательных электродах коммерческих литий-ионных батарей [1]. Аморфный диоксид SiO2 в виде однородных наносфер диаметром 400 нм при взаимодействии с ионами лития отдает емкость 876,7 мА-ч-г-1 после 500 циклов при скорости 1 С с участием матрицы, состоящей из Si, Li2O и Li4SiO4.

Анализ литературных данных по преобразованию SiO2 в литиевом аккумуляторе говорит об отсутствии единства взглядов исследователей, противоречивости сведений, мнений и необходимости дальнейшего экспериментального исследования потенциальных возможностей SiO2-электрода в литиевом аккумуляторе.

В работе [2] установлено, что слой SiO2 на частицах кремния - перспективного электродного материала для будущей генерации литий-ионных батарей - отрицательно влияет на преобразование кремниевого электрода, замедляет транспорт ионов лития на поверхности раздела SiO2/Si, приводит к низкой оборотной емкости и повышению импеданса переноса заряда. При наложении низкого потенциала к Si-электроду оксидный слой может быстро переходить в силикатную форму в пределах 0,01-1,00 В относительно (Li/Li ). Это ведет к необратимому потреблению ионов лития с кардинальной потерей емкости в литий-ионной системе.

Существование поверхностного слоя 8Ю2 на частицах не вызывает сомнения. Пути конверсии этого слоя являются спорными. Ханг и др. считают, что 8Ю2 инертен в процессах электрохимического циклирования в литиевом аккумуляторе [3]. Ларшэ и др. полагают, что восстановление 8Ю2 до и Ы20 термодинамически вообще невозможно [4], тогда как Фульц и др., напротив, уверены в том, что восстановление диоксида 8102 является термодинамически осуществимым процессом [5].

С помощью ядерного магнитного резонанса и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии представлены доказательства восстановления нано-8Ю2 в углероде с конечными продуктами Ы48Ю4 и Ы20 [6].

Кристаллический 8Ю2-кварц, электрохимически не активный по отношению к литию, переведенный в активное состояние с образованием и аморфного 8Ю2 механо-химическим способом в высоко энергоемкой шаровой мельнице, при взаимодействии с литием обеспечивает разрядную емкость около 800 мА-ч-г-1 на протяжении 100 циклов [7].

Полые наносферы 8Ю2 со структурой ядро-оболочка-корона [8], синтезированные по темплатному методу, способны стабильно отдавать емкость 330-350 мА-ч-г-1 на протяжении 500 циклов в литиевом аккумуляторе с электролитом: этиленкарбонат, диметилкарбонат, (1:2 мас), 1 моль-л-1 ЫРБ6.

В тонких поликристаллических пленках 8Ю2 толщиной 400 нм, массой 0,11 мг-см-2, полученных радиочастотным напылением на нержавею-

© Апостолова Р.Д., Мациевский Н.А., Гладун В.А., Савченко М.О., Электронная обработка материалов, 2017, 53(5), 1-7.

щую сталь, по данным [9], в литиевом аккумуляторе осуществляется реакция конверсии в области 3,00-0,01 В с образованием силиката Ы281205. Особенностью разрядно-зарядного двухстадийного профиля является наличие горизонтально-наклонных площадок напряжения, связанных с процессами преобразования редокс-пар вблизи 1,00/1,75 и 0,77/1,57 В. В области потенциалов ниже 0,4 В происходит реакция сплавообразования кремния с литием. Стабильная емкость 8Ю2, равная 416-465 мА-ч-г-1, на протяжении 100 циклов обязана обратимому гетерогенному разложению 8Ю2 в редокс-реакции с литием с образованием Ы281205.

При сравнении разрядных характеристик макетного литиевого аккумулятора на основе электрохимически синтезированного сульфида и его композиции с 8Ю2 установлено, что разрядная емкость тонкослойного композита Бе8/8Ю2 увеличивается на 30-40% по сравнению с таковой тонкослойного чистого Бе8, что дает возможность эффективного использования композита в электродах литиевого аккумулятора и литий-ионной системы [10].

В данной работе предложен электрохимический синтез тонкослойного композита 8Ю2/№ и показаны особенности электрохимического взаимодействия его с литием. Получение композита в тонких слоях представляет интерес для совершенствования микроаккумуляторов, широко востребованных в миниатюрных электронных устройствах (смарт-картах, микророботах, микросенсорах и др.).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Синтез БЮ2

Диоксид 8Ю2 получен по способу сернокислотного осаждения из раствора натриевого жидкого стекла Ка28Ю3шН20 с плотностью 1,08 г-см-3. Серную кислоту добавляли по каплям в течение 10 минут в раствор жидкого стекла с температурой 80-95°С при принудительном перемешивании (650 обор-мин-1) до достижения величины рН раствора ~ 10,0-9,6. После паузы 60—70 мин подачу кислоты возобновляли и за 2-3 мин доводили рН до ~ 3,0—2,0 при интенсивном осаждении 8Ю2. После разбавления образовавшейся суспензии горячей водой (50—60°С), фильтрации с помощью воронки Бюхнера, отмывки от натрий- и сульфат-ионов осадок 8Ю2 сушили при 105°С и измельчали в фарфоровой ступке.

Синтез композита БЮ2/№

Синтезированный диоксид 8Ю2 использовали для гальванического получения композита

SiO2/Ni. Тонкослойный композит осаждали на катоде из никелевой фольги в электролизере емкостью 200 см3 с никелевым анодом. Катод располагали горизонтально, и суспензию из SiO2 в электролите для никелирования при тщательном перемешивании вливали в электролизер. После заполнения электролизера электролитом следовала пауза длительностью 5-60 мин, в течение которых осуществляется седиментация частиц SiO2 на никелевую основу в отсутствие тока, без перемешивания электролита. Затем включали ток на заданное время для гальванического заращивания частиц SiO2 на никелевой основе.

Состав электролита для осаждения композита, г-л-1: NiSO4-7 H2O - 150; Na2SO^5 H2O - 25; H3BO3 - 15; KCl - 10; SiO2 - 2; pH 5-6.

^катод : ^анод = 1 : 20; 'катод = 1,5-2,0 мА'см .

Термообработка: 105°C, 6-7 ч.

^кат0д, ^анод - катодная, анодная площадь, см2; * катод - катодная плотность тока.

Характеристики исследуемых продуктов

Синтезированные продукты исследовали с помощью рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, а также электрохимически.

Структуру SiO2 и композита определяли на дифрактометре ДРОН-2 в Си Ка-излучении; морфологию поверхности - в электронном (ЭМВ-100) микроскопе; электрохимические характеристики - в гальваностатическом разрядно-зарядном циклировании с использованием испытательного стенда с компьютерным программным обеспечением в макетном литиевом аккумуляторе в габаритах 2016. Макет заполняли электролитом: диметоксиэтан (Merck), диоксолан (Acros), 1 моль-л-1 LiBF4 (Advanced research chemicals). Сборку макетов проводили в перчаточном боксе в атмосфере сухого аргона.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Известно о существовании 16 модификаций SiO2 [11]. Они могут быть в аморфной или кристаллической форме, обладать различной термической устойчивостью, растворимостью, химической и электрохимической активностью и различиями в других свойствах. В публикациях не всегда представлены характеристики исходного диоксида SiO2, что приводит к затруднению объяснения различного электрохимического поведения его в литиевом аккумуляторе. Поэтому информация об исходном исследуемом материале является очень важной.

Синтезированный диоксид SiO2, используемый в данной работе, характеризуется парамет-

рами: массовая часть влаги 6,2%, массовая часть потерь при прокаливании 5,56% (900°С, 2 ч), удельная поверхность по азоту 202 м2-г-1, насыпная плотность 220 г-дм-3 (для уплотненной массы).

В соответствии с гистограммой распределения частиц диоксида 8Ю2 по размерам их максимальный размер не превышает 22 нм и в основной доле достигает 12—16 нм (рис. 1).

По данным рентгенофазового анализа, синтезированный диоксид 8Ю2 принадлежит аморфной модификации (рис. 3).

Рис. 1. Гистограмма распределения частиц по размерам диоксида 8Ю2. I - размер частицы (нм); % - содержание частиц данного размера; О - распределение по Гауссу.

Частицы диоксида 8Ю2 имеют вполне определенную форму квадратов со слегка округленными углами (рис. 2).

Рис. 2. Микрофотографии образцов SiO2 в электронном микроскопе.

Рис. 3. Рентгеновская дифрактограмма SiO2: I - интенсивность (ими- с-1); 20 - угол Брэгга (град).

Электрохимические характеристики композитов SiO2/Ni

Композит SiO2/Ni осаждали на основе из никеля, который обычно в атмосфере воздуха быстро покрывается тонкой оксидной пленкой. Оксиды никеля, синтезированные в тонких слоях электролизом, проявляют электрохимическую активность в редокс-реакции с Li+ [12]. Разрядный профиль оксида никеля NiOx в литиевом аккумуляторе зависит от содержания кислорода. При х = 1 средний разрядный потенциал оксида NiO находится вблизи 1,4 В относительно Li/Li+. Разрядный потенциал нестехиометрического оксида никеля (х < 1) в литиевом аккумуляторе в интервале 2—0 В изменяется монотонно.

Никелевая основа, используемая для осаждения тонкослойного композита SiO2/Ni, была предварительно покрыта тонким слоем гальванического никеля и исследована в макетном литиевом аккумуляторе (рис. 4а-в).

Разрядная емкость Ni-основы в первом цикле значительно превышает таковую в последующих (2—16) циклах, в которых снижается до 5—10% емкости, отданной в первом цикле. Это свидетельствует о необратимости процесса взаимодействия оксидного поверхностного слоя никелевой основы с литием и его низкой разрядной емкости.

Разрядно-зарядные кривые синтезированных композитов SiO2/Ni в литиевом аккумуляторе зависят от технологических параметров синтеза, в частности, от времени предварительной седиментации диоксида кремния на подложку без тока (5, 15, 20 мин), определяющего массовое содержание SiO2 в композите, а также времени последующего гальванического осаждения никеля в зависимости от плотности тока.

(в)

Рис. 4. Разрядно-зарядные кривые никелевой основы размером (1x1) см, используемой для синтеза композита 8Ю2/№ в макетном литиевом аккумуляторе. /разр = г'заряд = 0,03 мА-см-2. Е - напряжение (В); Q - емкость (мА-ч). Те же обозначения рис. 5-10.

На рис. 5 представлены разрядно-зарядные характеристики в Ы-аккумуляторе композита 8Ю2/№, синтезированного при времени седиментации диоксида кремния на подложку 5 мин и гальваническом осаждении никеля 20 мин, при плотности тока 1,5 мА-см-2.

3,0

кривая 3а) по сравнению с таковой композита SiO2/Ni (рис. 6, кривые 3, 14).

т w

2,0

1,0

1,2 -г-

CQ

Ш

0,4 - _ -

f 1 1 1 ^ 3

3L 0,1 0,2 0,3 0,4

1 Q, мА ч 1 ^---

1,2 0,8 0,4 0

1 I 1 1

\3а \ 1 з-11' J 1 _ 14

0

0,1

0,2 Q, мА ч

0,3

0,4

0,4

0,8 О, мАч

1,2

Рис. 5. Разрядная кривая композита SiO2/Ni, полученного на Ni-основе (1x1 см2), при длительности седиментации 5 мин (1-й цикл). На вставке: разрядно-зарядные кривые в 3- и 4-м циклах.

Разрядные E-Q-кривые никелевой основы (рис. 4а) и композита SiO2/Ni (рис. 5) в первом цикле имеют однотипный монотонно ниспадающий профиль. В первом цикле в обоих случаях происходит образование на электродной поверхности твердоэлектролитной пленки SEI (Solid Electrolyte Interface) в результате взаимодействия электродного материала с апротонным электролитом. E-Q-кривые образцов основы и композита отличаются величиной разрядной емкости.

Поверхностная Ni-оксидная пленка на никелевой основе обладает незначительной обратимой емкостью в редокс-реакции c литием (рис. 6,

Рис. 6. Сравнение разрядных кривых композита 8Ю2/№ (3, 14) в 3- и 14-м циклах и никелевой основы (3 а) в 3-м цикле в литиевом аккумуляторе.

Во 2^14-м циклах разрядная емкость композита 8Ю2/№ составляет около 0,4 мА-ч-см-2, что свидетельствует об удовлетворительной обратимости процесса электрохимического взаимодействия композита с литием при незначительном эффекте никелевой основы.

Разрядно-зарядные характеристики композитов 8Ю2/№ с более высоким содержанием 8Ю2 (рис. 7), полученных при электрохимическом осаждении со временем седиментации 8102, равным 15 и 20 мин, отличаются от представленных разрядно-зарядных характеристик композита с продолжительностью седиментации 5 мин.

На кривых рис. 7 начальный горизонтально-наклонный участок вблизи 1,4 В соответствует электрохимическому превращению оксида никеля. Эффект его уменьшается с повышением времени седиментации диоксида кремния, соот-

Рис. 7. Сравнение разрядных кривых композитов БЮ2/№ в первом редокс-процессе с литием в зависимости от длительности седиментации БЮ2, мин: (а) 15; (б) 20.

ветствующего большему участию в электродном процессе 8Ю2, чем поверхностного оксида никеля. По достижении 0,25 В на разрядной кривой 8Ю2/№-электрода наблюдается всплеск внезапного подъема напряжения, свидетельствующий о снижении поляризационного сопротивления композитного электрода, который, исходя из литературных данных, объясняется внезапным образованием хорошо проводящего ортосиликата лития Ы48Ю4.

Горизонтальный участок разрядной кривой после наблюдаемого всплеска определяется электрохимическим взаимодействием диоксида кремния с литием на фоне незаметной доли участия оксида никеля.

Изменение в разрядной кривой композитного образца на рис. 7а с изменением плотности тока (13, 51, 100 мкА-см-2) показано на рис. 8. И оно, как видно, незначительное при переходе от плотности тока 51 до 100 мкА-см-2. Одной из причин этого может быть снижение сопротивления электродного материала по мере литиро-вания.

может свидетельствовать разрывность разрядно-зарядных кривых - наличие на них флуктуаций, происходящих в результате фрагментации электродного материала с потерей механической цельности электрода (рис. 10).

Рис. 9. Разрядно-зарядные кривые композита БЮ2/№ в 8-м

цикле при неглубоком разряде: 1 - разряд; 2 - заряд.

= 0,03 мА-см-2

Рис. 8. Изменения разрядной кривой с рис. 7а с изменением плотности разрядного тока.

Разрядно-зарядное циклирование композита осуществляется стабильно при низкой плотности зарядного и разрядного токов и неглубоком разряде, как приведено на рис. 9.

При более глубоком зарядно-разрядном процессе (повышении степени заряженности и разряженности) и снижении Еразр ниже 0,1 В возникают деградационные процессы, связанные с объемным расширением оксидного материала. О возникновении деградационного процесса

Рис. 10. Разрядно-зарядные кривые композита БЮ2/№ при повышении степени заряженности/разряженности композита БЮ2/№ в 10-м цикле: 1 - разряд; 2 - заряд.

Флуктуации на зарядных кривых композита 8Ю2/№ усиливаются при повышении зарядной плотности тока от 30 до 80 мкА-см-2 (рис. 11, кривая 2).

Известно, что в электродах на основе кремния и его оксидов размерные изменения в горизонтальном и вертикальном направлениях, происходящие при циклировании в литиевом аккумуляторе, отличаются друг от друга. В них возникает механическая напряженность.

Формирование новых фаз при циклировании 81-содержащих электродов способствует также развитию негомогенных объемных изменений.

разр

Происходят разрыв электронно-ионного транспортного пути, повышение внутреннего сопротивления электрода, а также разрыв поверхностной защитной твердоэлектролитной пленки SEI на кремниевом оксиде. Плотная пленка, предотвращающая побочные процессы, приводящие к потреблению лития, непрерывно обновляясь при разрыве, становится нестабильной. Механический стресс приводит к разрушению частиц, измельчению материала, потере контакта между его частицами, нарушению цельности электрода, падению разрядной емкости.

Рис. 11. Разрядно-зарядные кривые композита БЮ2/№ при повышении плотности зарядного тока: г'заряд = 0,08 мА- см-2.

В результате фрагментации электрода в дели-тировании (рис. 11, кривая 2), приводящей к повышению его внутреннего сопротивления, разрядная кривая снижается в область сплавления 81, образованного при циклировании композита, с литием (от 0,1 В и ниже), приближаясь к потенциалу осаждения лития (рис. 11, кривая 1), после достижения которого в дальнейшем осуществляется циклирование лития (осаждение-растворение). Система (8Ю2/№)/Ы становится не способной к обратимому электрохимическому преобразованию.

При анализе литературных данных и результатов данной работы становятся понятными причины существующего расхождения в разряд-но-зарядных кривых взаимодействия диоксида кремния с литием, представленные в источниках информации.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В тонких пленках с минимальной активной массой, как в случае с электродом 8Ю2/№, полученным в данной работе при продолжительности седиментации диоксида кремния 5 мин, а также в работе [9] с 8102-электродом, активная масса которого равна 0,11 мг-см-2, в определении профиля разрядно-зарядных кривых существенную роль играет основа электрода. В первом случае - это оксидные соединения на поверхности никеля, во втором - оксидные соединения металлов, входящих в состав нержавеющей стали, образованные на поверхности основы.

В указанных случаях наблюдается эффект соучастия в электродном процессе активной компоненты (8102) и оксидов основы, а также, возможно, продуктов их взаимодействия. Поэтому интервал потенциалов активности 8Ю2/№-электрода довольно расширенный (2,00-0,01 В).

Подобное взаимодействие оксидов основы (нержавеющей стали) с литием показано в исследованиях тонкослойного ЫСо02-электрода в макетном литиевом аккумуляторе [13].

Роль активного 8102-материала становится превалирующей при увеличении степени наполнения им никелевой основы в исследуемом композитном электроде, что наблюдается при увеличении времени седиментации диоксида кремния. Тогда электрохимическая активность тонкослойного 8Ю2/№-электрода проявляется в узком интервале напряжения - между 0,40-0,01 В. В этом случае возможно достижение высоких разрядных характеристик по емкости (более 20 мА-ч-см"2), соизмеримых с характеристиками, определенными авторами с более энергоемким кремниевым электродом, но полученным по технически более сложному способу фотоэлектрохимического травления шайб монокристаллического «-кремния [14].

Оптимальным режимом гальванического осаждения композита 8Ю2/№ можно считать: длительность седиментации 8102 без тока -12-20 мин, длительность гальванического осаждения - 20 мин, 7кат = 1,5-2,0 мА-см-2. При повышении длительности гальванического осаждения до 60 мин 8Ю2 на основе зарастает беспористым никелем, и электрохимическая активность композита не проявляется в литиевом аккумуляторе.

Гигроскопический 8102, оводненный в электролите осаждения композита, покрывается в гальваническом процессе никелем, образуя гомогенную сетку пор в никелевой матрице при последующей термообработке композита за счет потери влаги оводненными частицами 8102. В литиевом источнике тока заполненное электролитом поровое пространство никелевой матрицы обеспечивает эффективный перенос зарядов к отдельным частицам активного материала, что обусловливает горизонтальную направленность зарядно-разрядных кривых и стабильность циклирования макетного литиевого аккумулятора в интервале напряжения 0,40-0,20 В.

Для продолжительного стабильного циклиро-вания 8Ю2/№-электрода с высокой кулоновской эффективностью важно четко ограничить рабочий интервал напряжения циклирования, не допуская образования фаз, связанных с существенным объемным расширением. Это нетрудно сделать, воспользовавшись достоинством разрядно-зарядных кривых исследуемого компо-

зита - постоянством рабочего напряжения в течение продолжительного времени в процессах заряда и разряда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе предложен способ синтеза тонкослойного композитного Si^/Ni-электрода, в котором аморфный нанометровый диоксид кремния, полученный сернокислотным осаждением из водного раствора Na2Si03^mH2ü, заключен в никелевую матрицу электролизом с целью эффективного использования в отрицательных электродах литий-ионного микроаккумулятора. Первые полученные результаты свидетельствуют о гомогенном распределении диоксида SiO2 в матрице, обеспечивающего доступный транспорт зарядов к его отдельным частицам, что способствует строго горизонтальной направленности разрядно-зарядных (Е-0-кривых Siü/Ni-элект-рода и стабильности циклирования в макетном литиевом аккумуляторе. Установлен интервал напряжения в аккумуляторе (SiO2/Ni)/Li, равный

0.40.0,15 В, позволяющий получать разрядную емкость (1-20 мА-ч-см"2), необходимую для эффективного использования композита в литий-ионных микроаккумуляторах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Tu J., Yuan Y, Zhan P., Jiao H. et al. JPhys Chem C. 2014, 118, 7357-7362.

2. Xun S., Song X., Wang L., Grass M.E. et al.

JElectrochem Soc. 2011, 158(12), A1260-A1266.

3. Huang H., Kelder E.M., Chen L., Schoonman J.

J Power Sources. 1999, 81, 362-367.

4. Saint J., Morcrette M., Larcher D., Laffont L. et al. Advanc Func Mater. 2007, 17(11), 1765-1774.

5. Graetz J., Ahn C.C., Yazami R., Fultz B. Electrochem Solid-State Lett. 2003, 6(9), A194-A197.

6. Guo B., Shu J., Wang Z., Yang H. et al. Electrochem Commun. 2008, 10(12) 1876-1878.

7. Chang Won-Seok, Park Cheol-Min, Kim Jae-Hun, Kim

Young-Ugk et al. Ener Env Sci. 2012, 5, 6895-6899.

8. Sasidharan M., Liu D., Gunawardhana N., Yoshio M. et al. J Mater Chem. 2011, 21, 13881-13888.

9. Sun Qian, Zhang Bing, Fu Zheng-Wen. Appl Surf Sci. 2008, 254, 3774-3779.

10. Maciyevskyi N.A., Apostolova R.D., Savchenko M.O., Pieskov R.P. et al. Promising materials and processes in technical electrochemistry, Monograph, Kyiv, 2016, 68-72.

11. Айлер Р. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. 1126 с.

12. Шембель Е.М., Апостолова Р.Д., Нагирный В.М.

Электрохимия. 2004, 40(1), 45-53.

13. Апостолова Р.Д., Нагирный В.М., Шембель Е.М. Электрохимия. 1998, 34(7), 778-784.

14. Астрова Е.В., Федулова Г.В., Смирнова И.А., Ременюк А. Д. и др. Письма в Журнал технической физики. 2011, 37(15), 87-93.

Поступила 29.03.17

Summary

Silicon dioxide was produced by deposition from Na2Si03-mH20 aqueous solution. The particle size of the main faction of the synthesized material, determined in an electron microscope, is in a range of 12-16 nm. On the data of the XRD patterns,Si02 of amorphous modification was obtained. Then it was used for production of a thin-layer Si02/Ni composite by electrolysis for application in negative electrodes of miniature lithium-ion batteries (LIB). The investigations of Si02/Ni composite in a prototype of a Li-accumulator by the galvanostatic mode show the stable cycling in the voltage of 0.40-0.15 V as evidence of the perspective of its usage in LIB.

Keywords: SiO2dioxide, amorphous modification, nanometer SiO2/Ni composite, electrolysis, lithium battery.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.