Влияние поджима электрода на поведение оловянного анодного материала литий-ионного аккумулятора Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019

этого биогазовые технологии не получили очень широкого применения. Однако, биогаз целесообразен в местах где нет возможности пользоваться традиционным способом получения энергии. К тому же биогаз, по сравнению с коксовым газом имеет немного большую низшую теплоту сгорания и может стать циклом безотходного производства, к чему стоит стремиться, ведь запасы органического топлива ограниченны.

© Бианко Р.Д., Жигалов Н.А., 2019

УДК 621.354

М. А. Бураков,

студент 2-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова,

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: pcmaker.1@yandex.ru М. С. Липкин, д. т. н., ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова, Е - mail: lipkin@yandex.ru А. В. Семенкова,

студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: semenkovaanastasiy@mail.ru А.Г. Писарева

студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова

г. Новочеркасск, РФ Е - mail: nyuta_golovina@mail.ru

ВЛИЯНИЕ ПОДЖИМА ЭЛЕКТРОДА НА ПОВЕДЕНИЕ ОЛОВЯННОГО АНОДНОГО МАТЕРИАЛА ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА

Аннотация

В работе исследовано поведение оловянного анода при различных режимах сборки электродов. Показаны результаты измерений циклической вольтамперометрии и гальваностатических циклирований. Установлено, что электрод с фиксированием обладает большей обратимой удельной емкостью из-за плотного межзеренного контакта, чем электрод без поджима.

Ключевые слова: олово, анодный материал, циклическая вольтамперометрия.

Порошки олова являются перспективным материалом для применения в анодах литий-ионных аккумуляторах благодаря высокой теоретической способности. В зависимости от типа образовавшейся интерметаллида удельная емкость может изменяться примерно до 994 мАч/г, что соответствует соединению Li22Sn5.

Основной проблемой при разработке оловянных анодов является большое изменение объема, составляющее до 320 % [1]. Чрезмерное изменение объема, приводит к ухудшению качества анода. Интерметаллиды Li-Sn являются хрупкими и легко измельчаются в результате большого изменения объема, приводящего к потере электронного контакта между зернами и между зернами и токосъемником [2]. Это стало основной проблемой при коммерциализации анодов на основе олова, и во всем мире предпринимаются усилия по поиску решений для преодоления этого ограничения [3].

Гальваностатическое циклирование электродов с различным режимом фиксации электрода показывает низкие удельные разрядные емкости у электродов без поджима и высокие удельные разрядные

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019

емкости у электродов с поджимом (таблица 1).

Таблица 1

Результаты гальваностатического циклирования

Режим фиксации электрода Зарядная емкость, мАч/г Разрядная емкость, мАч/г

Без поджима 583 28

Поджим 817 817

В незаряженном состоянии кривые циклической вольтамперометрии (ЦВА) на рисунках 1 и 2 обладают симметричностью анодных и катодных пиков. При дальнейшем циклировании у электрода без фиксации кривые становятся асимметричными, а результаты гальваностатического циклирования показывают низкие разрядные удельные емкости.

Рисунок 1 - ЦВА кривые анода в свободном объеме электролита.

мАч/г; 3 - 240 мАч/г

1 - 0 мАч/г; 2 - 80

Рисунок 2 - ЦВА кривые анода с поджимом, 0 мАч/г

В процессе циклирования и при увеличении габаритов электрода на поверхности образуется SEI, обладающая низкой ионной проводимостью, что показывает появление ассиметричных кривых ЦВА при увеличении зарядной емкости - происходит заряд поверхности электрода. Тогда как при поджиме электрода, когда зерна находятся в контакте друг с другом, результаты гальваностатического циклирования обладают высокой удельной разрядной емкостью.

Поджим электродов, возможный при плотной сборке пакета электродов, позволяет увеличивать межзеренный контакт и снижать неблагоприятное воздействие SEI на обратимость анодного материала. Список использованной литературы:

1. A. R. Kamali, D. J. Fray // Tin-based materials as advanced anode materials for lithium ion batteries: a review // Rev.Adv.Mater.Sci. 27(2011)Р. 14-24

2. Dao T, Dung H, Jung-Eui R, Kwang-Sun J, Han M. // Super-tough functionalized graphene paper as a high-capacity anode for lithium ion batteries. // Chemical Engineering Journal, 2014, 250:Р. 257-266.

3. X. Li et al. // Tin-alloy heterostructures encapsulated in amorphous carbon nanotubes as hybrid anodes in rechargeable lithium ion batteries // ElectrochimicaActa 89 (2013) Р. 387- 393

© Бураков М.А., Липкин М.С., Семенкова А.В., Писарева А.Г., 2019

{ » }