представить (кого-л. на работу и т.д.)

Технологии развиваются быстрыми темпами, и все мы знаем, что литий-ионные батареи (LIB) используются для хранения энергии в электроприборах и электромобилях, и спрос на них, скорее всего, будет расти. Однако, поскольку литий не является распространенным металлом, он дорог. С другой стороны, натрий распространен и недорог, поэтому интерес к натрий-ионным батареям (SIB) растет.

В качестве отрицательных электродов SIB были исследованы такие материалы, как твердый углерод и олово. Твердый углерод можно циклировать более 100 раз, но его емкость составляет всего около 250 мАч/г. Натриевые батареи с электродами из твердого углерода меньше, чем аналогичные литиевые батареи. Олово, с другой стороны, имеет емкость около 500 мАч/г, но страдает от низкой эффективности циклирования (всего несколько циклов) из-за большого расширения и объемного сжатия оловянного электрода (примерно в 5,3 раза больше, чем твердого углерода), сопровождающегося встраиванием (легированием) и извлечением (деаллоированием) ионов Na Эти процессы легирования/деаллоирования Sn с Na аналогичны процессам легирования Sn с Li. Поэтому ключевым фактором является ингибирование изменений объема во время циклирования электродами на основе Sn. Как показано на рисунке 6 в оригинальной статье, производительность циклирования Sn-электродов для SIBs может быть улучшена за счет использования связующих полиакриловой кислоты (ПАА). В этом исследовании емкость Sn-электрода оставалась около 500 мАч/г после 20 циклов. Таким образом, связующее является одним из наиболее важных составляющих материалов электрода.

Аноды Sn-Co, использующие Sn-Co аноды, были впервые коммерциализированы компанией Sony Corporation. Sn-Co аноды демонстрируют хорошие характеристики циклирования, поскольку кобальт не сплавляется с литием, а кобальт компенсирует изменение объема электрода во время циклирования. В данной статье оцениваются свойства Sn-Co электродов, электрохимически используемых для СИБ, с целью выявления корреляции между производительностью циклирования и адгезией.

Sn-Co электроды были приготовлены с использованием поливинилидендифторида (PVdF) или ПАА в качестве связующего. Электрохимические свойства Sn-Co электродов со связующим ПАА были исследованы путем проведения экспериментов по разряду-заряду постоянным током, а результаты сравнивались с результатами, полученными при использовании PVdF в качестве связующего. Кроме того, впервые с помощью оптической микроскопии in situ было оценено изменение объема Sn-Co электродов с ПАА или ПВДФ в процессе введения ионов Na (легирование)/извлечения (де-легирование). Изменения кристаллической структуры Sn-Co в процессе циклирования были охарактеризованы методом рентгеновской дифракции (XRD), а морфологические изменения в процессе циклирования были проанализированы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и оптической микроскопии.

Приложения

В данной статье рассматриваются электрохимические характеристики Sn-Co, чтобы показать корреляцию между эффективностью циклирования и связующим материалом для сборки электродов. Sn-Co электроды из поли(акриловой кислоты) (ПАА) показали лучшие показатели циклирования (~300 мАч/г за 30 циклов) по сравнению с поли(винилидендифторидом) (PVdF). Это лучшее свойство циклирования ПАА объясняется незначительным изменением объема электрода во время циклирования, как показала оптическая микроскопия in situ. Кроме того, предварительное легирование Na в электроде Sn-Co увеличило среднюю кулоновскую эффективность с 95,41 TP3T до 99,91 TP3T при 2-10 циклах.

На рис. 1 показано изменение объема электрода в процессе циклирования, наблюдаемое с помощью оптического микроскопа in situ (LasertecCorp., ECCSB310). Расширение и сжатие электрода оценивалось в режиме онлайн-анализа. Круговая ячейка, использованная для оптической микроскопии in situ, представляла собой сложенную в стопку полипропиленовую мембрану (диаметр 19 мм), состоящую из натриевого листа (толщиной 0,2 мм и диаметром 15 мм), противоэлектрода, раствора электролита (1 моль/л NaPF6 EC:DEC 1:1 по объему) и рабочего электрода из Sn-Co (толщиной 0,02 мм и диаметром 14 мм). . Круглая ячейка была разрезана на полукруг с поперечным сечением Na/сепаратор (объем 1 моль/л NaPF6 EC:DEC1:1)/Sn-Co. Затем ячейки помещались в приспособление для оптического микроскопа, как показано на рис. 1. Испытания на разряд-разряд проводились при тех же условиях, что и для монетной ячейки, а поперечные сечения наблюдались через смотровое окно с помощью оптического микроскопа.

источник (информации и т.д.)

Авторы: Ю. Юи, Ю. Оно, Хаяси, Ю. Немото, К. Хаяси, К. Асакура и Х. Китабаяси

Институт: NTT Energy and EnvironmentSystems Laboratories, Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Канагава243-0198, Япония

Опубликовано: Рукопись подана 21 октября 2014 г.; исправленная рукопись получена 16 декабря 2014 г. Опубликовано 8 января 2015 г. (Это доклад 214, представленный на Комо, Италия, на заседании IMLB, 10-14 июня 2014 г. Эта работа является частью FocusIssue Selected Presentations from IMLB 2014).

Journal of The ElectrochemicalSociety, 162 (2) A3098-A3102 (2015)

Сайт источника статьи:Свойства ионно-натриевой инсерции/экстракции Sn-Co анодов и предварительно легированных Na Sn-Co анодов