Синтез новых композитных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

Главная » Литература » Тезисы » Синтез новых композитных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

Сидоров И.А., Жилинский В.В. Белорусский государственный технологический университет, Минск

В последние несколько лет активно развивается технология новых композитных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающих большую стабильность при многократном зарядно-разрядном циклировании. Для достижения устойчивой величины емкости катодных материалов существует ряд общепризнанных технологических решений, таких как использование наноматериалов и метаматериалов, синтез новых твёрдых растворов на основе шпинелей, и их легирование изовалентными элементами легирование и т.д. Наиболее перспективным направлением дальнейшего развития при создании нанострутрурированных катодных материалов является послойное формирование систем ядро-оболочка из различных литированных оксидов.

Целью работы является получение и электрохимическое исследование композита на основе литированных оксидов LiхMn2O4 и LiхV2O5  в структурированной форме ядро-оболочка, где ядром служит кристаллит LiхMn2O4, окружённый оболочкой, состоящей из LiхV2O5.

Композитный материал ядро-оболочка (LiхMn2O4-LiхV2O5) был получен методом последовательного спекания оксида лития с оксидами марганца(IV) и ванадия(V). Полученный порошок представлял собой монофракцию сферических кристаллоидов размером 50-80 нм.

Экспериментальный литий-ионный аккумулятор из спрессованных пластин активированного угля, фторопластового пористого сепаратора и синтезированного катодного композитного материала собирали в азотной атмосфере. В качестве электролита использовали 1 М раствор LiClO4 в диметилсульфоксиде марки о.ч. Собранный таким образом литий-ионный аккумулятор помещали в полипропиленовый корпус и герметизировали. Зарядно-разрядные исследования проводили только поле полного первого заряжения аккумулятора в режиме «струной» зарядки. Зарядно-разрядные циклирования аккумулятора проводили с использование потенциостата Autolab (Нидерланды) при значении тока 0,05 С.

На рис.1 приведена характерная ниспадающая разрядная характеристика экспериментального литий-ионного аккумулятора на основе композитного материала ядро-оболочка (LiхMn2O4-LiхV2O5) после 150-го цикла заряда-разряда.

Разрядная характеристика экспериментального литий-ионного аккумулятора

Рис.1. Разрядная характеристика экспериментального литий-ионного аккумулятора

Электрохимические исследования композитного катодного материала оказывают его возможность к многократному циклированию (до 100 раз) в диапазоне напряжений 2,6−4,2 В с деградацией исходной емкости не более 20%.