Для цитирования:
Ушаков А. В., Махов С. В., Булюкина В. А., Романова В. О. Разработка электродных материалов литий-ионного аккумулятора на основе ванадатов лития-никеля(II) и лития-меди(II) // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 235-248. DOI: 10.18500/1608-4039-2017-17-4-235-248, EDN: YWUOXD
Разработка электродных материалов литий-ионного аккумулятора на основе ванадатов лития-никеля(II) и лития-меди(II)
DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-4-235-248
Интерес представляют смешанные ванадаты лития – d-металлов LiMVO4 со смешанным механизмом функционирования и теоретическим пределом удельного заряда ?1000 мА?ч?г?1. В работе рассматриваются свойства материалов на основе LiNiVO4 со структурой кубической, на основе LiCuVO4 – ромбической шпинели, полученных высокотемпературной обработкой предварительно механически активированных систем, приёмы модификации и обсуждаются особенности их электрохимического поведения.
Электрохимическое поведение получаемых электродных материалов в значительной степени определяется их плотностью нанесения на токоотвод и ограничивается их значимой деградацией от цикла к циклу из-за нарушения контакта активного материала с токоотводом. Существенное улучшение электрохимического поведения наблюдается для материалов, полученных в атмосфере аргона высокой чистоты, но вместе с этим характеризующихся присутствием примесей, в том числе восстановленных оксидов ванадия смешанной валентности. Соответствие увеличения фазовой чистоты и уровня электрохимических свойств LiNiVO4 наблюдается в случае использования Li4Ti5O12 в качестве затравки для кристаллизации целевой фазы. Для материалов на основе LiNiVO4 достигнута начальная удельная ёмкость 540 мА?ч?г?1 при умеренной плотности нанесения, для LiCuVO4 – 155 мА?ч?г?1.
1. Goriparti S., Miele E., Angelis F. De, Fabrizio E. Di, Zaccaria R. P., Capiglia C. Review on recent progress of nanostructured anode materials for Li-ion batteries // J. Power Sources. 2014. Vol. 257. P. 421–443.
2. Li H., Liu X., Zhai T., Li D., Zhou H. Li3VO4: A promising insertion anode material for lithium-ion batteries // Advanced Energy Materials. 2013. Vol. 3. P. 428–432.
3. Li M., Yang X., Wang C., Chen N., Hu F., Bie X., Wei Y., Du F., Chen G. Electrochemical properties and lithium-ion storage mechanism of LiCuVO4 as an intercalation anode material for lithium-ion batteries // J. Mater. Chem. A. 2015. Vol. 3. P. 586–592.
4. Shirakawa J., Nakayaraa M., Ikuta H., Uchimoto Y., Wakihara M. Lithium insertion / removal mechanism of LiCoVO4 in lithium-ion cells // Electrochem. Solid-State Lett. 2004. Vol. 7. P. A27–A29.
5. Reddy M. V., Wannek C., Pecquenard B., Vinatier P., Levasseur A. LiNiVO4-promising thin films for use as anode material in microbatteries // J. Power Sources. 2003. Vol. 119–121. P. 101–105.
6. Reddy M. V., Levasseur A. Sputtered lithium nickel vanadium oxide (LiNiVO4) films: Chemical compositions, structural variations, target history, and anodic / cathodic electrochemical properties // J. Electroanal. Chem. 2010. Vol. 639. P. 27–35.
7. Julien C. M., Mauger A. Review of 5-V electrodes for Li-ion batteries: Status and trends // Ionics. 2013. Vol. 19. P. 951–988.
8. Fey G. T.-K., Li W., Dahn J. R. LiNiVO4: A 4.8 volt electrode material for lithium cells // J. Electrochem. Soc. 1994. Vol. 141. P. 2279–2282.
9. Prakash D., Masuda Y., Sanjeeviraja C. Synthesis and structure refinement studies of LiNiVO4 electrode material for lithium rechargeable batteries // Ionics. 2013. Vol. 19. P. 17–23.
10. Prakash D., Masuda Y., Sanjeeviraja C. Structural, electrical and electrochemical studies of LiCoVO4 cathode material for lithium rechargeable batteries // Powder Technol. 2013. Vol. 235. P. 454–459.
11. Qin M. L., Liu W. M., Liang S. Q., Pan A. Q. Facile synthesis of porous LiNiVO4 powder as high-voltage cathode material for lithium-ion batteries // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 2016. Vol. 26. P. 3232–3237.
12. Kosova N. V. Soft mechanochemical synthesis of materials for lithium-ion batteries: Principles and applications // High-Energy Ball Milling: Mechanochemical Processing of Nanopowders / ed. M. Sopicka-Lizer. Woodhead Publishing Limited, 2010. P. 331–360.
13. Kosova N. V., Rezepova D. O., Slobodyuk A. B. Effect of annealing temperature on the structure and electrochemistry of LiVO3 // Electrochim. Acta. 2015. Vol. 167. P. 75–83.
14. Kosova N. V., Vosel S. V., Anufrienko V. F., Vasenin N. T., Devyatkina E. T. Reduction processes in the course of mechanochemical synthesis of Li1 + xV3O8 // J. Solid State Chem. 2001. Vol. 160. P. 444–449.
15. Cao X., Xie L., Zhan H., Zhou Y. Rheological phase synthesis and characterization of LiNiVO4 as a high voltage cathode material for lithium ion batteries // J. New Mater. Electrochem. Syst. 2008. Vol. 11. P. 193–198.
16. Han X., Tang W., Yi Z., Sun J. Synthesis, characterization and electrochemical performance of LiNiVO4 anode material for lithium-ion batteries // J. Appl. Electrochem. 2008. Vol. 38. P. 1671–1676.
17. Кулова Т. Л., Скундин А. М. Простой метод диагностики причин деградации электродов при циклировании литий-ионных аккумуляторов // Электрохим. энергетика. 2011. Т. 11, № 4. С. 171–178.
18. Compound-Web Plus – compounds stored in the Fact inorganic pure substances database, 2014. URL: http://www.crct.polymtl.ca/compweb.php (дата обращения: 10.08.2017).
19. Su D. S., Schlogl R. Thermal decomposition of divanadium pentoxide V2O5: Towards a nanocrystalline V2O3 phase // Catal. Lett. 2002. Vol. 83. P. 115–119.