Для цитирования:
Воробьева К. А., Елисеева С. Н., Апраксин Р. В., Кондратьев В. В. Циклическая вольтамперометрия электродов на основе LiMn2O4 с добавками проводящего полимера в водных и неводных электролитах // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16, вып. 1. С. 34-41. DOI: 10.18500/1608-4039-2016-16-1-34-41, EDN: YPTGLJ
Циклическая вольтамперометрия электродов на основе LiMn2O4 с добавками проводящего полимера в водных и неводных электролитах
УДК 541.136
DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2016-16-1-34-41
Методом циклической вольтамперометрии в водном и пропиленкарбонатном растворах перхлората лития проведено исследование электрохимических свойств электродов на основе литий-марганцевой шпинели (LiMn2O4), для изготовления которых в качестве электронопроводящей добавки и связующего использовали проводящий полимер поли-3,4-этилендиокситиофен/полистиролсульфонат (PEDOT:PSS) и карбоксиметилцеллюлоза (CMC). Получены величины удельной ёмкости катодного материала и их зависимости от скорости развёртки потенциала. Проведено сравнение полученных функциональных характеристик материалов стандартного состава с использованием традиционного связующего поливинилиденфторида (PVDF) и состава с использованием проводящей полимерной дисперсии. Показано, что введение в состав катодного материала проводящего полимера приводит к увеличению удельной ёмкости (до 10%) и улучшению стабильности материала при циклировании потенциала.
1. Сычева В. О., Чуриков А. В. Литий-марганцевые шпинели: пути повышения стабильности и энергоёмкости // Электрохим. энергетика. 2009. Т. 9, № 4. С. 175–187.
2. Махонина Е. В., Первов В. С., Дубасова В. С. Оксидные материалы положительного электрода литий-ионных аккумуляторов // Успехи химии. 2004. Т. 73, № 10. С. 1075–1086. DOI: 10.1070/RC2004v073n10ABEH000896.
3. Tian L., Yuan A. Electrochemical performance of nanostructured spinel LiMn_2O_4 in different aqueous electrolytes // J. Power Sources. 2009. Vol. 192. P. 693–697. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2009.03.002.
4. Li Z., Wang L., Li K., Xue D. LiMn_2O_4 rods as cathode materials with high rate capability and good cycling performance in aqueous electrolyte // J. Alloys Compd. 2013. Vol. 580. P. 592–597. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.07.116.
5. Zhu Q., Zheng S., Lu X., Wan Y., Chen Q., Yang J., Zhang L., Lu Z. Improved cycle performance of LiMn_2O_4 cathode material for aqueous rechargeable lithium battery by LaF3 coating // Alloys J. Compd. 2016. Vol. 654. P. 384–391. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.09.085.
6. Шиппер Ф., Аурбах Д. Прошлое, настоящее и будущее литий-ионных аккумуляторов: краткий обзор // Электрохимия. 2016. Т. 52. № 12. С. 1229–1258. DOI: 10.7868/S0424857016120124
7. Luan X., Guan D., Wang Y. Enhancing High-Rate and Elevated-Temperature Performances of Nano-Sized and Micron-Sized LiMn_2O_4 in Lithium-Ion Batteries with Ultrathin Surface Coatings // J. Nanosci. Nanotechnol. 2012. Vol. 12. P. 7113–7120. DOI: 10.1166/jnn.2012.6577.
8. Eliseeva S. N., Levin O. V., Tolstopjatova E. G., E. V Alekseeva, R. V Apraksin, Kondratiev V. V. New functional conducting poly-3,4-ethylenedioxythiopene: polystyrene sulfonate/carboxymethylcellulose binder for improvement of capacity of LiFePO_4 -based cathode materials // Mater. Lett. 2015. Vol. 161. P. 117–119. DOI: 10.1016/j.matlet.2015.08.078.
9. Apraksin R. V., Eliseeva S. N., Tolstopjatova E. G., Rumyantsev A. M., Zhdanov V. V. High-rate performance of LiFe0.4Mn0.6PO_4 cathode materials with poly(3,4-ethylenedioxythiopene):poly(styrene sulfonate)/carboxymethylcellulose // Mater. Lett. 2016. Vol. 176. P. 248–252. DOI: 10.1016/j.matlet.2016.04.106.
10. Bao S. J., Liang Y. Y., Li H. L. Synthesis and electrochemical properties of LiMn_2O_4 by microwave-assisted sol-gel method // Mater. Lett. 2005. Vol. 59. P. 3761–3765. DOI: 10.1016/j.matlet.2005.07.012
11. B. M. Hwang, Kim S. J., Lee Y. W., Park H. C., Kim D. M., Park K. W. Truncated octahedral LiMn_2O_4 cathode for high-performance lithium-ion batteries // Mater. Chem. Phys. 2015. Vol. 158. P. 138–143. DOI : 10.1016/j.matchemphys.2015.03.052.
12. Wu X. M., Li X. H., Xiao Z. B., Liu J., Bin Yan W., Ma M. Y. Synthesis and characterization of LiMn_2O_4 powders by the combustion-assisted sol–gel technique // Mater. Chem. Phys. 2004. Vol. 84. P. 182–186. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2003.11.020.
13. Lee J. W., Il Pyun S. Investigation of lithium transport through LiMn_2O_4 film electrode in aqueous LiNO_3 solution // Electrochim. Acta. 2004. Vol. 49. P. 753–761. DOI: 10.1016/j.electacta.2003.09.029.