Новости - Отрасли ТЭК

Ученые изучают процессы заряда-разряда в электродах из аналога пигмента берлинской лазури

15.08.24 10:02

Аналог пигмента берлинской лазури Prussian white (PW) является перспективным катодным материалом для натрий-ионных аккумуляторов: соединение PW характеризуется высокой удельной емкостью, простотой синтеза и низкой стоимостью.

Однако наличие в материале PW структурной и абсорбированной воды существенно влияет на его электрохимические свойства.

Научный коллектив из лабораторий нейтронной физики и ядерных реакций ОИЯИ, Центра совместных исследований альтернативных источников энергии «CIC energiGUNE» (Испания) и Научно-практического центра НАН Беларуси по материаловедению провел исследование процессов заряда-разряда в электродах из аналога пигмента берлинской лазури Prussian white с разной степенью дегидратации.

Результаты работы указали путь к улучшению характеристик материала для натрий-ионных аккумуляторов на основе PW.

Полученные методом сканирующей электронной микроскопии изображения PW-электрода, предварительно нагретого при температуре 140 °C, (a) в исходном состоянии и (b) после 350 циклов заряда-разряда

Методами дифракции рентгеновских лучей и нейтронов, а также комплексных методов термогравиметрического анализа и инфракрасной Фурье-спектроскопии исследованы процесс дегидратации коммерческого порошка PW и влияние предварительного отжига электродов PW на их электрохимические свойства и структурные фазовые переходы в процессах заряда-разряда. Продемонстрировано, что в условиях вакуумного отжига дегидратация PW происходит преимущественно в диапазоне температур 100 – 150°C. При температурах выше 180 °C начинается разложение PW. Предварительный отжиг электрода при 180°C способствует образованию большей доли дегидратированной ромбоэдрической фазы, что обуславливает более высокую емкость материала по сравнению с электродами без предварительного отжига и предварительно отожженными при 140°C.

Содержание углеродной добавки в катодной композиции является важным фактором для стабильного электрохимического циклирования электрода. При содержании углерода в катодной смеси 15 масc.% достигнутые значения емкости при скоростях циклирования 5 C и 10 C составляют соответственно ~100 мАч/г и 83 мАч/г.

Фото: Объединённый институт ядерных исследований