Speaker
Description
Электрохимические характеристики, такие как емкость, мощность, скорость заряда/разряда, сильно зависят от структуры и микроструктуры катодного материала. Теоретически эти значения можно увеличить за счет уменьшения размера частиц материала, которое приводит к более коротким путям диффузии ионов и большей площади поверхности активного материала, контактирующей с проводящими добавками и электролитом [1]. Известно, что уменьшение размера частиц хорошо коррелирует с улучшением электрохимических свойств материалов литий-ионных аккумуляторов [2-4].
Гексацианоферрат натрия, или Prussian White, - перспективный катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов. Оптимизация его структуры и микроструктуры для дальнейшего улучшения свойств, например, стабильности при циклировании, является важной задачей для успешного коммерческого применения натрий-ионных аккумуляторов.
В данной работе было исследовано влияние механического перемола на электрохимические свойства коммерческого гексацианоферрата натрия Prussian White (Fennac, Altris, Sweden), катодного материала для натрий-ионных аккумуляторов. Исходный порошок состоит из частиц кубической формы с линейными размерами 5-20 мкм.
Рентгеноструктурный анализ порошков после их сушки при 120°С позволил выявить сосуществование двух кубических фаз (пр. гр. Fm-3m) и дегидратированной ромбоэдрической фазы (пр. гр. R-3). Фазовые в материалах изучались в экспериментах на лабораторном рентгеновском дифрактометре (PANalytical Empyrean), а также на станции СТМ Курчатовского источника синхротронного излучения (НИЦ «Курчатовский институт», Москва, Россия). Длительное время помола, 6ч, приводит к увеличению доли ромбоэдрической фазы, что является следствием лучшего дегидратирования перемолотого порошка по сравнению с образцами с более крупными кубическими частицами (в исходных порошках Prussian White) или их фрагментами (порошки, перемолотые в течение 1ч и 3ч). Электроды на основе перемолотого порошка Prussian White демонстрируют емкость ~110 мАч/г (по сравнению с ~80 мАч/г для исходного коммерческого порошка) при скорости циклирования 10С и лучшую стабильность циклирования, сохраняя большую часть своей первоначальной удельной емкости после 300 циклов заряда/разряда, чем электроды на основе исходного материала.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-12-00261).
Список источников
- A. Yamada et al., J. Electrochem. Soc. 148, A224 (2001).
- I. A. Bobrikov et al., J. Power Sources 258, 356 (2014).
- J. Ni, Y. Kawabe et al., J. Power. Sources 196, 8104 (2011).
- H. Zhang et al., RSC. Adv. 5, 11091 (2015).
