Электрохимическое поведение катодного материала LiCoO2, полученного в реакциях горения

Шиховцева А.В, Новиков Д.В., Евщик Е.Ю., Журавлев В.Д., Бушкова О.В., Добровольский Ю.А.

Лидирующие позиции в ЛИА массового выпуска для портативной электроники и электроинструмента занял кобальтит лития. Известно, что электрохимическое поведение любого катодного материала в ЛИА в значительной мере определяется условиями его синтеза.

Целью данной работы были  исследования электрохимических характеристик катодного материала LiCoO₂, полученного одно и двухэтапным синтезом  в реакциях горения. Образцы порошка LiCoO₂ были получены реакцией горения лития и солей кобальта (аммиачной или цитрат) растворов с добавлением глицина или мочевины и лимонной кислоты; конечная температура отжига (850-900 °C) и значения рН варьировались. Полученные продукты были охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии и метода определения удельной поверхности БЭТ. Полученные образцы представляли собой однофазный кобальтит лития без каких-либо примесей, причем морфология образцов зависела от условий синтеза и температуры отжига полученных порошков.

Электрохимические исследования проводились в герметичных двухэлектродных ячейках  Li / Li + / LiCoO₂ , собранных в перчаточном боксе в атмосфере аргона. При изготовлении электродов на основе LiCoO₂ смешивали с ацетиленовой сажей и поливинилидендифторидом (в соотношении 85: 10: 5). Суспензию наносили на алюминиевую фольгу  и сушили в вакуумной печи при 80 °С в течение 16-17 часов. В качестве электролита использовали 1М раствор дифтороксалатобората   (LiDFOB) в смеси ЭК и ДMC (1: 1 об / об ). Электрохимические измерения проводились на многоканальном потенциостате Р-20x80 (ЭЛИНС, Россия) в режиме гальваностатического  заряда-разряда в интервале между 2.75-4.30 В при комнатной температуре. Полученные результаты представлены на рис.1. Было обнаружено, что разрядная емкость на 25 цикле заряда-разряда образцов LiCoO₂ составила 170 мАч/г при скорости C/10.

Рис.1. Электрохимические характеристики циклирования катодов на основе LiCoO₂ при скорости C / 10 (комнатной температуры).

Литература

1. S. Zugmanna, D. Moosbauer , M. Amereller, Ch. Schreiner, F.Wudya,R. Schmitz, R.Schmitz, Ph. Iskenb, Ch. Dippel, R. Müller,M. Kunze, A.Lex-Balducci, M.Winter , H.Jakob Gores Electrochemical characterization of electrolytes for lithium-ion batteries basedon lithium difluoromono(oxalato)borate/ / Journal of Power Sources 196 (1417–1424)(2011)

2. Sh. Zhang/ An unique lithium salt for the improved electrolyte of Li-ion battery Sheng/, Electrochemistry Communications 8 1423–1428 (2006)

3. N. Nitta , Wu F., J.T.Lee J., G.Yushin . Li-ion battery materials: present and future. Materials Toda, vol. 18, no. 5, pp. 252-264. (2015)

Исследования выполнены при поддержке Минобрнауки России, соглашение от 26.08.2014 №14.604.21.0125 (уникальный идентификатор: RFMEFI60414X0125).