Електрохімічне делітування бінарних LiAl, LbAh, LbAh та легованих бором фаз

Визначення механізмів деінтеркаляції літію зі структур бінарних інтерметалідів та їх твердих розчинів методами рентгенівської дифракції порошку. Вплив легування електродів бором на їх електрохімічні властивості. Збільшення пористості поверхні зерен.

Рубрика Химия
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 20.07.2022
Размер файла 1,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Електрохімічне делітування бінарних LiAl, LbAh, LbAh та легованих бором фаз

В. Кордан, В. Мілашюс, І. Тарасюк, Г. Дмитрів, В. Павлюк, Львівський національний університет імені Івана Франка

Методами рентгенівської дифракції порошку і скануючої електронної мікроскопії вивчено процеси електрохімічного делегування бінарних інтерметалідів LiAl, LbAh, LbAh та їхніх легованих бором похідних. Під час електрохімічного делітування усі досліджені фази проявляють здатність до виділення літію, найбільший вміст мобільного літію мають електроди на основі Li9Al4 та LІ9Al4-уBу. Оборотні кількості літію при делітуванні становлять 0,16 Li/ф.о. для LiAl, 0,52 Li/ф.о. для LbAh, 1,6 Li/ф.о. для LbAh. Леговані бором фази демонструють більші значення електрохімічно активного літію: 0,18 Li/ф.о. у LiAli-уВу, 0,61 Li/ф.о. у LbAh-уВу, 1,8 Li/ф.о. у LbAh-уВу. Після 50 циклів оборотного делітування/літування простежується збільшення пористості поверхні зерен та суттєва аморфізація електрода (розмір зерен 80-500 нм), що проявляється у значному розширенні профілю дифракційних піків та появі аморфних гало на дифрактограмах. Посилення агрегації маленьких частинок відбувається внаслідок аморфізації матеріалу та часткової взаємодії поверхні електрода з електролітом.

Ключові слова: синтез, тверді розчини заміщення, електрохімічне делітування, літій- йонні акумулятори.

Electrochemical delithiation of the binary LiAl, LbAh, LbAh and boron-doped phases

V. Kordan, V. Milashius, I. Tarasiuk, G. Dmytriv, V. Pavlyuk, Ivan Franko National University of Lviv

The process of electrochemical delithiation of LiAl (structure type (ST) NaTl, space group (SG) Fd 3 m), Li3Al2 (own ST, SG R 3 m), LhAU (own ST, SG C2/m) intermetallic compounds and doped by boron LiAh-yBy, LbAh-yBy, LhAh-yBy phases was investigated by X-ray powder diffraction and scanning electron microscopy. The samples were synthesized by arc melting of pressed pellets of pure components under an argon atmosphere and further annealing of the alloys at 200 °C for 1 month in sealed evacuated silica tubes without quenching. Electrochemical delithiation of the phases, which were used as anode materials, was carried out in the two-electrode prototype of the battery “Swagelok-ceU”. LiCoO2 (ST NaFeO2) was used as cathode material. The anode and cathode materials were separated by pressed cellulose to avoid contact between them. An electrolyte for batteries consisted of 1 M Li[PF6] solution and a mixture of aprotic solvents ethylene carbonate and dimethyl carbonate (1:1 vol. ratio).

X-ray phase analysis was carried out on powder data obtained on automatic diffractometer DRON-2.0M (FeKa-radiation). Investigated alloys contained the expected phases and small amount of other phases. Solid solutions of the substitution had homogeneity ranges about 5 at. % of boron and were characterized by reduced unit cell parameters. All observed binary and ternary phases demonstrated electrochemical ability. The unit cell parameters of the binary and ternary phases reduced after the delithiation.

The lithium mobility of the electrodes on the basis of the LiAl, Li3Al2, and Li9Al4 alloys was 0.16 Li/f.u., 0.52 Li/f.u., and 1.6 Li/f.u., respectively. The better results were obtained for the electrodes based on the B-doped alloys: 0.18 Li/f.u. for the LiAh-yBy, 0.61 Li/f.u. for the LbAh-yBy, and 1.8 Li/f.u. for the LhAU-yBy phase. In all cases the surface morphology of the electrodes after 50 cycles of delithiation was changed and became more porous. The small particles (80-500 nm) aggregation increased as a result of material amorphization and interaction of the electrode surface with electrolyte.

Keywords: synthesis, solid solution of the substitution, electrochemical delithiation, Li-ion batteries.

деінтеркаляція літій інтерметалід бор

Вступ

Інтенсивний розвиток технологій ставить перед науковцями нові технологічні завдання. Пошук нових та вдосконалення існуючих матеріалів - пріоритетне завдання, що включає оптимізацію синтезу, структурний та хімічний тюнінг нових фаз, а також визначення кореляцій та закономірностей для прогнозування властивостей новітніх матеріалів. Дуже багато існуючих матеріалів є на основі інтерметалічних фаз чи містять їх у своєму складі (композити). Інтерметалічні сполуки на основі легких компонентів (таких як літій, бор та алюміній), крім застосування у сфері надлегких конструкційних матеріалів, можуть мати впровадження у сфері енергетики. Фази з високим умістом літію можуть використовувати як електроди у літій-йонних чи літій-полімерних акумуляторах.

Електрод на основі бінарної сполуки LiAl характеризується теоретичною ємністю 993 мА-год/г, LbAh - 1 490 мА-год/г, а фаза з найбільшим умістом Li (Li9Al4) максимально може мати питому ємність 2 235 мА-год/г. У працях [1-4] також простежено вплив легування та термічної обробки на реальну розрядну ємність. В умовах реального експерименту досягти таких значень ємності практично неможливо через дифузійні бар'єри. Рух йонів літію залежить від розміру зерен та морфології поверхні, пасивації поверхні та побічних процесів на межі електрод/електроліт. Зрозуміло, що найвищі значення ємностей характерні для фаз, які мають об'ємні пустоти та канали. Ще одним із факторів є незначна взаємодія матриці електрода, що піддається деінтеркалюванню, з атомами літію. Чим більшою є енергія взаємодії, тим менша можливість дифузії, враховуючи, що найкращі результати демонструють фази із вмістом _р-елементів, де наявна частка ковалентного зв'язку [5, 6]. Утворення проміжних Li-вмісних фаз є досить характерним явищем у літуванні сплавів, що містять s- чи -елемент, наприклад, LinSn (структурний тип (CT) Lіl7Pb4, просторова група (ПГ) F 4 3m), LBMgs (власний СТ, ПГ I4/mmm), LBSb (СТ Mg2Ga, ПГ P 6 2c), a-LBSb (СТ BiF3, ПГ Fm 3 m) та Я-LBSb (СТ Na3Дs, ПГ P63/mmc) [7-11]. Велика різниця значень електронегативності між атомами (наприклад, між стибієм і літієм) часто стає причиною прямої взаємодії між ними під час проходження електрохімічних процесів [12]. У випадку меншої різниці значення електронегативності (Al та Li) така взаємодія відбувається рідше та у меншому ступені. Насамперед відбувається заповнення вакантних октаедричних пустот та каналів [13]. Стратегія пошуку електродних матеріалів полягає у тому, що потрібно вибирати легуючі компоненти з незначною різницею значень електронегативності порівняно з літієм, тоді частка продуктів заміщення буде меншою, що позитивно вплине на ефективність літування електродного матеріалу. Перспективними є також структури з великими та розгалуженими каналами.

Мета нашого дослідження - визначити механізми деінтеркаляції літію зі структур бінарних сполук LiAl, LBAB, LBAB та твердих розчинів LiAli-yBy, LBAB-yBy, Li9Al4-yBy, а також проаналізувати вплив легування електродів бором на їхні електрохімічні властивості.

Матеріали та методика експерименту

Для дослідження синтезували сплави складу LisoAlso, LBoAB7B3, LBoABo, Li6oAl35B5, Li69Al3i та L^ABeBs в електродуговій печі в атмосфері чистого аргону. Чистота компонентів для синтезу становила: Al - 99,99 мас. %; Li - 99,9 мас. %; B - 96 мас. % основного компонента. Чисті компоненти перед сплавлянням спресовували у таблетку. Для гомогенізації зразки відпалювали у вакуумованих кварцових ампулах протягом місяця за 200 °С без наступного гартування. Втрати мас сплавів після синтезу не перевищували 2-3 мас. %. Якщо втрати мас перевищували це значення, проводили повторний синтез зразків. Рентгенівський масив даних одержали на автоматичному рентгенівському дифрактометрі ДРОН-2,0М (20° < 2в < 90°, крок сканування - 0,025°). Фазовий аналіз зразків анодних матеріалів до та після електрохімічного літування проводили з використанням програми PowderCell [14]. Уточнення параметрів елементарних комірок проводили методом найменших квадратів за допомогою програми LATCON [15], оскільки критерієм утворення твердих розчинів під час електрохімічних процесів є зміна об'ємів елементарних комірок фаз.

Електрохімічне літування проводили в двоелектродних прототипах хімічних джерел електричної енергії (ХДЕЕ) “Swagelok-cell”. Літій кобальтат LiCoO2 зі шаруватою структурою типу NaFeO2, змочений електролітом (1 М розчин літій гексафлюорофосфату Li[PF6] у суміші апротонних розчинників етиленкарбонату та диметилкарбонату у співвідношенні 1:1), виконував роль катодного матеріалу (за процесів розряду). Досліджувані сплави (масою ~0,1 г) виконували роль анода.

Результати експерименту та їх обговорення

Під час систематичного вивчення взаємодії компонентів у системі Li-Al-B, було виявлено розчинність бору у бінарних інтерметалідах системи Li-Al. Для вивчення електрохімічних властивостей та впливу бору на мобільність літію у електродах були обрані сплави системи Li-Al-B, що містили фази LiAl і LiAl1-rBr, у = 0,10 (CT NaTl, ПГ Fd 3 m), LLAL і LLAL-yBy y = 0,25 (власний CT, ПГ R 3 m), Li9Al4 та Li9Al4-yBy, у = 0,65 (власний CT, ПГ C2/m). Області існування твердих розчинів між літієм і алюмінієм наведені на діаграмі стану системи Li-Al [19]. На основі бінарних фаз утворюються тверді розчини заміщення невеликої протяжності (~5 ат. %) зі статистичною сумішшю атомів Al і B. Параметри комірок фаз у сплавах із вмістом 3 ат. % B характеризуються більшими параметрами комірки, ніж фази із 5 ат. %. Трикомпонентні сплави із вмістом 7 та 10 ат. %

В демонструють практично незмінні параметри комірок, що й сплави з вмістом бору 5 ат. %. Це і послугувало критерієм вибору 5 ат. %. як граничної розчинності бору у бінарних сполуках LiAl, Li3Al2 та Li9Al4. Порошкові дифрактограми цих сплавів до і після електрохімічного делітування зображено на рис. 1, а-в. Піки на дифрактограмах після проходження електрохімічних процесів зміщені у сторону більших кутів, що свідчить про утворення фаз із меншими параметрами елементарної комірки. Це підтверджує відповідний рентгенівський фазовий аналіз порошкових дифрактограм сплавів після делітування (див. Таблицю). процесів розряду), їх подрібнили, перетерли в порошок, змочили електролітом та спресували в таблетку. Катодний і анодний простори були розділені сепаратором із пресованої целюлози товщиною 1-1,5 мм, змоченим електролітом.

Процес дослідження починали з розряду. Процес заряджання складеного прототипу акумулятора проводили за густин струмів 0,5 мА/см2, розряджання - за 0,2 мА/см2 протягом 50 циклів. Усі електрохімічні дослідження проводили з використанням двоканального гальваностата MTech G410-2 [16]. Після завершення вимірювань електрохімічних характеристик зразки виймали з моделі ХДЕЕ, змішували з індиферентним маслом та якнайшвидше отримували рентгенівський масив даних. До та після електрохімічної інтеркаляції літію їх досліджували методом скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) для порівняння морфології та розмірів зерен кристалітів електродів. Зразки наносили на графітизовану електропровідну плівку та продували потоком інертного газу (Не). Вибір нижчої напруги (10, а не 25 кВ) для W- термокатода зумовлений кращою чіткістю та роздільною здатністю за дослідження порошків після делітування, коли через пасивацію електролітом поверхні провідність зразків зменшується. Під час делегування електродів на основі досліджених сплавів наявне переміщення і вивільнення невеликої частини атомів Li зі структури: відбувається йонізація та рух у напрямку до протилежного електрода (LiCoЬ2). За процесів заряду йони xLi+ рухаються назад до дослідженого електрода. Загалом кількість горизонтальних плато на розрядних/зарядних кривих відповідає кількості проміжних фаз, що утворюються внаслідок делітування/літування [17, 18].

Результати експерименту та їх обговорення

Під час систематичного вивчення взаємодії компонентів у системі Li-Al-B, було виявлено розчинність бору у бінарних інтерметалідах системи Li-Al. Для вивчення електрохімічних властивостей та впливу бору на мобільність літію у електродах були обрані сплави системи Li-Al-B, що містили фази LiAl і LiAl1-rBr, у = 0,10 (CT NaTl, ПГ Fd 3 m), LLAL і LLAL-yBy y = 0,25 (власний CT, ПГ R 3 m), Li9Al4 та Li9Al4-yBy, у = 0,65 (власний CT, ПГ C2/m). Області існування твердих розчинів між літієм і алюмінієм наведені на діаграмі стану системи Li-Al [19]. На основі бінарних фаз утворюються тверді розчини заміщення невеликої протяжності (~5 ат. %) зі статистичною сумішшю атомів Al і B. Параметри комірок фаз у сплавах із вмістом 3 ат. % B характеризуються більшими параметрами комірки, ніж фази із 5 ат. %. Трикомпонентні сплави із вмістом 7 та 10 ат. % В демонструють практично незмінні параметри комірок, що й сплави з вмістом бору 5 ат. %. Це і послугувало критерієм вибору 5 ат. %. як граничної розчинності бору у бінарних сполуках LiAl, Li3Al2 та Li9Al4. Порошкові дифрактограми цих сплавів до і після електрохімічного делітування зображено на рис. 1, а-в. Піки на дифрактограмах після проходження електрохімічних процесів зміщені у сторону більших кутів, що свідчить про утворення фаз із меншими параметрами елементарної комірки. Це підтверджує відповідний рентгенівський фазовий аналіз порошкових дифрактограм сплавів після делітування (див. Таблицю).

Таблиця 1. Склад сплавів до і після електрохімічного делітування

Склад зразків

Фазовий аналіз зразка (електрода)

До делітування

Після делітування

1 AV/V, %

LiAl a = 6,3455(7) А, V = 255,50(8) А3; Al*

Lii-xAl a = 6,3008(7) А, V = 250,14(9) А3; Al*

2 09

Li50АІ45Б5

LiAli-yBy, y = 0,10 a = 6,321(1) А, V = 252,5(1) А3

Lii-xAli-yBy у = 0,10 a = 6,292(1) А, V = 249,1(1) А3

-1,35

Li60АІ40

LhAh a = 4,4896(5) А, с = 14,146(4) А, V = 246,94(7) А3; ~LiAl*

Lb-*Ah a = 4,4688(6) А, с = 14,017(4) А, V = 242,42(8) А3; ~LiAl*

-1,83

Li60АІ35Б5

LbAh-yBy, y = 0,25 a = 4,4625(4) А, с = 14,115(2) А, V = 243,43(5) А3; ~LiAl*

LbxAbyBy, y = 0,25 a = 4,4555(3) А, с = 14,067(2) А, V = 241,85(4) А3; ~LiAl*

-0,65

Li9Al4 a = 18,917(2) А, b = 4,4927(5) А, с = 5,4345(7) А, Я = 105,57(1)°, V = 444,93(6) А3;

Lb-xAb a = 18,817(4) А, b = 4,481(1) А, с = 5,405(2) А, Я = 105,55(3)°, V = 439,1(1) А3;

-1,31

LhAh a = 4,4879(4) А, c = 14,137(4) А,V = 246,59(6) А3

Lb-*Ab a = 4,4779(6) А, c = 14,097(6) А,V = 244,81(9) А3

-0,72

Li69Al26B5

Li9Al4-yBy у = 0,65 a = 18,843(2) А, b = 4,4878(7) А, с = 5,4042(9) А, Я = 105,45(2)°, V = 440,49(9) А3;

Li9-xAl4-yBy, y = 0,65 a = 18,746(3 )А, b = 4,4585А, с = 5,397(1) А, Я = 105,97(2)°, V = 433,71(9) А3;

-1,54

~LhAh a = 4,4896(2) А, с = 14,129(2) А, V = 246,64(3) А3

~Li3-xAl2 a = 4,4765(5) А, с = 14,045(5) А, V = 243,76(8) А3; Невідома фаза*

1 17

Також ми простежували існування аморфного гало у зразках після електрохімічних процесів, що можна пояснити значним подрібненням зерен та частковою аморфізацією. Детальніше це можна простежити за зміною розмірів кристалітів внаслідок 50 циклів делітування/літування. У неоднофазних зразках кількість очікуваної фази є набагато більшою, ніж побічних продуктів. Наявність побічних продуктів не має значного впливу на електрохімічне дослідження основних фаз. Максимальне зменшення об'єму комірки простежували для електрода на основі

LiAl (-2,09 %) за деінтеркаляції 0,16 атомів Li на формульну одиницю. Це і є передумовою використання матеріалу на основі цієї фази як комерційного електрода, а також підвищеного до нього інтересу науковцями.

Рис. 1. Вибрані рентгенівські порошкові дифрактограми до та після 50 циклів електрохімічних вимірювань сплавів LL0AI50 (а), LLoALo (б), Li6oAl35B5 (в)

Легування бором незначно збільшило кількість деінтеркальованого літію (0,18 Li/ф.о.), однак зменшення об'єму є не таке суттєве, як для бінарної сполуки (-1,35 %). Вибрані заряд-розрядні криві для прототипів ХДЕЕ з електродами на основі досліджених сплавів подано на рис. 2.

Вибір літій кобальтату як електрода пояснюєть стабільністю цієї фази до дії електроліту, а також невеликим ступенем дендритоутворення на поверхні зерен. Перші спроби делегування проводили з використанням металічного літію, однак експеримент зупиняли через значне дендритоутворення, починаючи з 10-15 циклу, що супроводжувалося руйнуванням прототипу ХДЕЕ. Деінтеркаляція Li з кристалічної структури досліджених сполук відбувається за низьких потенціалів (1,8-0,2 В стосовно LiCoЬ2). Також ці процеси характеризуються низькою дифузією і мобільністю Li через досить стабільну кристалічну структуру, якій невластива значна деформація [20].

За збільшення вмісту літію у електроді зростає час розряду і кількість його під час розряду, однак процеси розряду відбуваються менш стабільно та відтворювально. Це можна простежити під час аналізу електродів складу LieoAUo, LieoAbsBs, Li69Abi та Li69Al26B5. Важливими процесами є активація поверхні зерен, зокрема їхнього об'єму. Це проявляється у численних зламах на кривих заряджання-розряджання. Для бінарного інтерметаліду Li3Al2 зменшення об'єму становить -1,83 %, тоді як для потрійного всього -0,65 %. Кількість мобільного Li для боровмісного сплаву дещо більша: 0,61 Li/ф.о. проти 0,52 Li/ф.о. для двокомпонентного сплаву (рис. 2, а, б). Прототипи ХДЕЕ з електродами на основі Li69Al31 та Li69Al26B5 показали велике значення мобільності Li і вищий потенціал делітування (1,7-0,6 В). Обидва сплави містили невелику кількість фази на основі Li3Al2, про що свідчать два плато на кривих залежності розряджання/заряджання.

Для ХДЕЕ з електродом на основі двокомпонентного сплаву значення електрохімічно активного Li сягає 1,6 Li/ф.о. (12,5 ат. % Li), тоді як боровмісний сплав показав дещо кращі результати (1,8 Li/ф.о. або 13,8 ат. % Li) [21, 22]. Розрядні/зарядні характеристики електродів на основі сплавів із найбільшим вмістом літію наведені на рис. 2 в-д.

Рис. 2. Вибрані цикли розряджання/заряджання для прототипів ХДЕЕ з електродами на основі сплавів Li60Al35B5 (а, б), Li69Ahi (в, г), Li69Al26B5 (ґ, д)

Для зразків із найбільшим умістом літію простежували процеси мікрокристалізації нових проміжних фаз чи інтерфаз на поверхні зерен електрода, що може бути пов'язано з активністю поверхні сплаву. Ймовірно, відбувається пасивація електрода інтерфазою (плівка чи мікрозерна проміжної сполуки), яка під час пропускання електричного струму усувається з поверхні. На рис. 3 представлено наочно, як змінюється морфологія поверхні зерен та їхній розмір після багаторазового циклювання. Для зйомки на електронному мікроскопі обрали зразки з бором, оскільки вони краще подрібнювалися та не були такими пластичними, як двокомпонентні сплави. Розміри мікрокристалітів для зразка зі стехіометрією 3:2 змінилися від переважно 1-1,5 мкм до делітування до 0,15-0,6 мкм після 50 циклів вимірювань (рис. 3, а, б).

Більш помітну аморфізацію простежували для зразка зі стехіометрією 9:4 (0,7-1,1 мкм => 0,08-0,5 мкм, рис. 3, в, г). У цьому випадку розмір частинок зерен є умірним із наночастинками. У разі продовження експерименту аморфізація електрода відбуватиметься стрімкіше. Часто новоутворені зерна стають зародками проміжних фаз, сполук та тонких плівок як термодинамічно стабільних, так і метастабільних. Зі збільшенням кількості циклів (тривалості експерименту) помітно збільшується агрегація маленьких кристалітів на поверхні більших зерен та ріст нових зерен на поверхні електрода (рис. 3). Цей процес є наслідком аморфізації зерен матеріалу та специфічної взаємодії поверхні електроду з електролітом. Не виняток, що зерна кристалізуються шляхом стабілізації деяких фаз продуктами розкладу електроліту тощо. Тенденція до утворення проміжних фаз унаслідок літування (заряджання) є характерною для усіх електродів, проте найбільше для боровмісних. Причиною цьому є утворення частинок Li*B^ дуже малого розміру, які не дають рентгенівських піків великої інтенсивності та часто утворюють аморфне гало в області малих кутів. Також дифрактограми зразків після електрохімічних процесів демонструють суттєве зменшення інтенсивності основних піків. Інтенсивності інших рентгенівських відбиттів часто стають умірними із фоном, наприклад, пік при 20 ~57° для зразка після делегування (рис. 1, б), що відповідає гексагональній фазі L^Ab, стає розширеним та зі суттєво меншою інтенсивністю.

Рис. 3. СЕМ-зображення (SE-детектор) електродів на основі Li60Al збБб та Li69Al2бВ5 до (а, в) та після (б, г) 50 циклів електрохімічних вимірювань

У цій ділянці спектра можна знайти рентгенівські піки від багатьох проміжних фаз LixBy, серед яких може кристалізуватися і сполука LiB25 (на основі тетрагональної модифікації бору) [23]. Якщо під час розряджання наявні два великі плато, то під час заряджання також є два і більше плато, що характеризує наявність двох електрохімічно активних фаз у зразках, а також побічних процесів, що пов'язані з пасивацією електрода.

Висновки

Багатокомпонентні системи на основі легких компонентів є дуже цікавими з погляду фізико-хімічних властивостей та актуальними з точки зору пошуку нових енергоефективних матеріалів, у тім числі матеріалів електродів. Утворення твердих розчинів заміщення зі статистичною сумішшю (Al, B) можливе тільки з невеликою областю гомогенності (~5 ат. %), оскільки розмірні характеристики атомів є суттєво різні (гаї = 1,42 Д, гв = 0,98 Д). Автори [24] за допомогою рентгеноструктурного аналізу підтвердили утворення статистичної суміші (Al, B). За умов експерименту під час делітування оборотна кількість літію становила 0,16 Li/ф.о. для двокомпонентного сплаву LiAl та 0,18 Li/ф.о. для легованого бором; 0,52 Li/ф.о. для Li3Al2 та 0,61 Li/ф.о. для Li3Al2-yBy. Закономірно, що фази із високим вмістом літію демонструватимуть кращі результати: 1,6 Li/ф.о. для Li9Al4; 1,8 Li/ф.о. для Li9Al4-yBy. Легування бором дещо змінює перерозподіл зарядів у сполуках, унаслідок чого утворюється аніонний каркас на основі алюмінію та бору. Існування частково негативного заряду переорієнтовує деякі шари атомів літію до існування частково позитивного заряду. Основні причини втрати ємності електродів - це хімічна взаємодія атомів чи йонів літію з поверхнею електрода, що призводить до обмеження дифузії, а також значна аморфізація матеріалу. Після 50 циклів оборотного делітування/літування простежували збільшення пористості поверхні зерен та суттєву аморфізацію електрода, що проявлялося у значному розширенні профілю дифракційних піків та появі аморфних гало на дифрактограмах. Розміри зерен зменшувалися для сплаву LBcAhsBs від 1 000-1 500 нм до делітування до 150-600 нм після проведеного делітування, а для зразку Li69Al26B5 - від 700-1 100 нм до 80-500 нм.

Література

1. Lindsay M.J., Wang G.X., Liu H.K. Al-based anode materials for Li-ion batteries // J. Power Sources. 2003. Vol. 119. P. 84-87.

2. Sun Z.H., Chen Z.F., Fu Q.W., Jiang X.Y. Aluminum alloy anode materials for Li- ion batteries // IOP Conf. Ser.: Mat. Sci. Eng. 2017. Vol. 182. P. 1-6.

3. Su Y.C., Yan J., Lu. P.T. Thermodynamic analysis and experimental research on Li intercalation reactions of the intermetallic compound Al2Cu // Solid State Ionics. 2006. Vol. 177. P. 507-513.

4. Rao B.M.L., Francis R.W., Christopher H.A. Lithium-Aluminum Electrode // J. Electrochem. Soc. 1977. Vol. 124(10). P. 1490-1492.

5. Stetskiv A., Kordan V., Tarasiuk I., Zelinska O, Pavlyuk V. Structural peculiarities and electrochemical properties of R5M3 (R = La, Gd; M = Ge, Sn) doped by lithium // Chem. Met. Alloys. 2014. Vol. 7. P. 106-111.

6. Balihska A., Kordan V., Misztal R., Pavlyuk V. Electrochemical and thermal insertion of lithium and magnesium into ZrsSn3 // J. Solid State Electrochem. 2015. Vol. 19(8). P. 2481-2490.

7. Kowalczyk G., Kordan V., Stetskiv A., Pavlyuk V. Lithiation and magnesiation of RsSn3 (R = Y and Gd) alloys // Intermetallics. 2016. Vol. 70. P. 53-60.

8. Kordan V., Zelinska O., Pavlyuk V., Oshchapovsky I., Serkiz R. Electrochemical lithiation of the ТІ5М3, ТІ3М and ZrM (M = Sn, Sb) binary intermetallics // Chem. Met. Alloys. 2016. Vol. 9(1/2). P. 84-91.

9. Kordan V., Pavlyuk V., Zelinska O. Electrochemical insertion of lithium into tin and magnesium // Program and book of abstracts of the XXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. Lviv, 2015. P. 117.

10. Kordan V., Zelinska О., Pavlyuk V. Reactions of combination, decomposition and substitution during electrochemical intercalation of lithium in the structure of Tb5Sn and Tb5Sb3 // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2017. Vol. 58(1). P. 108-116 (in Ukrainian).

11. Kordan V., Pavlyuk V., Zelinska O. Electrochemical lithiation of magnesium and tin // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2016. Vol. 57 (1). P. 148-154 (in Ukrainian).

12. Kordan V., Zelinska О., Tarasiuk I., Serkiz R., Pavlyuk V. LaSm-based solid solutions as new electrode materials for Li-ions batteries // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Vol. 59(1). P. 115-122 (in Ukrainian).

13. Kordan V., Zhyshkovych O., Zelinska O., Tarasiuk I., Pavlyuk V., Serkiz R. Pecularities of electrochemical lithiation of the binary intermetallics of the system {Ti, V}-Al // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2019. 60 (1). P. 127-139 (in Ukrainian).

14. Kraus W., Nolze G. Powder Cell for Windows. Berlin, 1999.

15. King G., Schwarzenbach D. In Latcon. Xtal 3.7 System. (Eds.: Hall S. R., Boulay du D. J., Olthof-Hazekamp R.). University of Western Australia, Perth, 2000.

16. Besenhard J.O. Handbook of battery materials. Wiley-VCH, Weinheim, 1999.

17. Vincent C.A., Scrosati B. Modern batteries an introduction to electrochemical power sources: 2nd edn. Arnold. London, 1997.

18. McAlister A.J. The Al-Li (Aluminum-Lithium) system // Bull. Alloy Phase Diagr. 1982. Vol. 3(2). P. 177-183.

19. Milashius V., Kordan V., Pavlyuk V., Dmytriv G. Electrochemical delithiation of LiAl and Li3Al2 phases // Book of abstracts XXI International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Czestochowa, 2018. P. 53.

20. Milashius V.E., Kordan V.M., Pavlyuk V.V. Influence of boron on the process of the electrochemical delithition LEAxB* // Coll. Abstr. ХХ Sci. Young Conf. “Problem and achievements of the modern chemistry”. Odessa, 2018. Р. 75 (In Ukrainian).

21. Milashius V., Kordan V., Tarasiuk I., Dmytriv G., Pavlyuk V. Influence of boron on the electrochemical delithition of Li*Aly phases // Coll. Abs. XIV Int. Conf. Cryst. Chem. Intermet. Compd., Lviv, 2019. P. 142.

22. Milashius V., Kordan V., Tarasiuk I., Dmytriv G., Pavlyuk V. Electrochemical synthesis of the LiB25 compound // Coll. Abstr. XVII Ukrainian Scientific Conference “Lviv chemical reading-2019”. Lviv, 2019. P. No. 31 (in Ukrainian).

23. Galatanu A., Kottar A., Artigas M., Plugaru N., Lazar D. P. Effect of aluminium on phase stability in the Gd3Con(B,A1)4 system // J. Alloys Compd. 1997. Vol. 262/263. P. 356-362.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Огляд електрохімічних методів аналізу. Електрохімічні методи визначення йоду, йодатів, перйодатів. Можливість кулонометричного визначення йодовмісних аніонів при їх спільній присутності. Реактиви, обладнання, приготування розчинів, проведення вимірювань.

    дипломная работа [281,1 K], добавлен 25.06.2011

  • Основи теорії атмосферної корозії. Гальванічний спосіб нанесення цинкового покриття. Лакофарбові покриття. Методи фосфатування поверхні перед фарбуванням. Методика визначення питомої маси, товщини, адгезійної міцності та пористості. Розрахунок витрат.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 24.03.2013

  • Методи роботи в лабораторії. Функції і призначення хімічного посуду. Визначення концентрації розчинів різними способами. Приготування титрованих розчинів. Ваги у хімічній лабораторії. Виконання модельних експериментів. Основні прийоми роботи в Mathcad.

    отчет по практике [109,4 K], добавлен 06.12.2010

  • Рідкоземельні елементи і їхні властивості та застосування, проблема визначення індивідуальних елементів, спектрометричне визначення компонентів, реагент хлорфосфоназо. Побудова графіків залежності світопоглинання та складання різних систем рівнянь.

    дипломная работа [425,0 K], добавлен 25.06.2011

  • Фізичні та хімічні властивості боранів. Різноманітність бінарних сполук бору з гідрогеном, можливість їх використання у різноманітних процесах синтезу та як реактивне паливо. Використання бору та його сполук як гідриручих агентів для вулканізації каучука.

    реферат [42,4 K], добавлен 26.08.2014

  • Характерні властивості розчинів високополімерів, висока в'язкість як їх головна особливість, визначення її розмірності, залежності від концентрації. Внутрішнє тертя в текучій рідині. Схема утворення гелів і студнів, зменшення в'язкості високополімерів.

    контрольная работа [288,3 K], добавлен 14.09.2010

  • Дослідження корозійної поведінки сталі в водних розчинах на основі триполіфосфату натрію з подальшим нанесенням конверсійних антикорозійних покриттів потенціодинамічним та потенціостатичним методами. Електрохімічне моделювання атмосферної корозії.

    дипломная работа [4,5 M], добавлен 24.03.2013

  • Класифікація нестероїдних протизапальних препаратів. Загальна характеристика мелоксикаму, методи його визначення. Синтез іонних асоціатів для іоноселективних електродів. Приготування полівінілхлоридної мембрани. Характеристики іоноселективних електродів.

    дипломная работа [529,2 K], добавлен 12.09.2012

  • Дисперсна фаза - частина дисперсної системи, яка рівномірно розподілена в об’ємі іншої, ступінь диспергованості розчину. Теорії розчинів. Поняття розчинності та її вимірювання для газів, рідин, твердих речовин. Осмотичний тиск. Електролітична дисоціація.

    лекция [295,3 K], добавлен 12.12.2011

  • Методика синтезу полікристалічних високотемпературних надпровідників. Основні відомості з фізики рентгенівських променів та способи їх реєстрації. Синтез твердих розчинів LnBa2Cu3O7, їх структурно-графічні властивості і вміст рідкісноземельних елементів.

    дипломная работа [654,6 K], добавлен 27.02.2010

  • Методика розробки методів синтезу високотемпературних надпровідників. Сутність хімічного модифікування і створення ефективних центрів спінінга. Синтез, структурно-графічні властивості та рентгенографічний аналіз твердих розчинів LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7.

    дипломная работа [309,3 K], добавлен 27.02.2010

  • Основні види хіміко-термічної обробки сталі: дифузійне насичення вуглецем та азотом, металізація алюмінієм, хромом, бором, силіцієм. Головні особливості цементації сталі. Азотування, ціанування і нітроцементація. Зміст силіціювання та хромування.

    презентация [42,8 M], добавлен 30.11.2014

  • Види структур сплавів, схема розподілу атомів у гратах твердих розчинів. Залежність властивостей сплавів від їх складу. Основні методи дослідження та їх характеристика. Зв’язок діаграми стану "залізо-цементит" із властивостями сталей, утворення перліту.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 15.02.2011

  • Визначення пластичних мас, їх склад, використання, класифікація, хімічні та фізичні властивості речовини. Вплив основних компонентів на властивості пластмас. Відношення пластмас до зміни температури. Характерні ознаки деяких видів пластмас у виробах.

    контрольная работа [20,1 K], добавлен 15.10.2012

  • Загальні властивості та історія відкриття натрій тіосульфату. Його хімічні властивості і взаємодія з кислотами. Утворення комплексів тіосульфатів. Загальні основи одержання натрій тіосульфату сульфітним, полі сульфідним та миш'яково-содовим методами.

    курсовая работа [72,1 K], добавлен 04.05.2015

  • Методи синтезу поліаніліну, характеристика його фізико-хімічних та адсорбційних властивостей, способи використання в якості адсорбенту. Електрохімічне окислення аніліну. Ферментативний синтез з використанням полісульфокислот в присутності лаккази.

    курсовая работа [810,7 K], добавлен 06.11.2014

  • Закономерности развития и назначение регулярных поверхностных микро- и наноструктур, подходы к их синтезу. Получение регулярных структур методами объемной и поверхностной микрообработки, фотолитографией, из неметаллических материалов и полимеров.

    курсовая работа [484,1 K], добавлен 29.10.2015

  • Походження назви хімічного елементу цезію. Промислове отримання хімічного елемента. Особливе місце та застосування металічного цезію у виробництві електродів. Цезій-137 - штучний радіоактивний ізотоп цезію, його хімічні та термодинамічні властивості.

    презентация [270,8 K], добавлен 14.05.2014

  • Характеристика стічної води за якісним та кількісним складом. Хімічні та фізичні властивості сульфатної кислоти та її сполук. Статистично-математична обробка результатів аналізу по визначенню сульфатів комплексонометричним і турбидиметричним методом.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.06.2011

  • Поняття ароматичних вуглеводних сполук (аренів), їх властивості, особливості одержання і використання. Будова молекули бензену, її класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Вплив замісників на реакційну здатність ароматичних вуглеводнів.

    реферат [849,2 K], добавлен 19.11.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.