Nanokompozyty tlenków metali przejściowych z grafenem jako materiały anodowe dla wysokoenergetycznych ogniw litowych

• Autorzy: Walkowiak M. , Półrolniczak P. , Wasiński K. , Przybylczak M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2017.6.4

Warianty tytułu

EN

Nanocomposites of transition metal oxides with graphene as anode materials for high-energy lithium batteries

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad syntezą i właściwościami nanokompozytów tlenków żelaza, tytanu i cyny z grafenem płatkowym pod kątem ich zastosowania jako materiałów anodowych w ogniwach litowo-jonowych. Kompozyty tlenek metalu/grafen wytwarzano metodą solwotermalną z jednoczesną syntezą tlenków i osadzaniem ich na płatkach grafenowych. Otrzymano 3 materiały z dobrze zdyspergowaną fazą tlenkową w postaci nanocząstek pokrywających równomiernie płatki zredukowanego tlenku grafenu. Przeprowadzono proces odwracalnej insercji kationów litu w otrzymane materiały, wyznaczając podstawowe parametry elektrochemiczne, takie jak pojemność odwracalna, pojemność nieodwracalna i wydajność ładowania. Stwierdzono, że największą pojemność początkową wykazują kompozyty z tlenkami żelaza i cyny, a kompozyt z tlenkiem tytanu, pomimo relatywnie małej pojemności odwracalnej, cechuje się najlepszą stabilnością cykliczną. Materiały tego typu mogą być wykorzystane w technologiach ogniw litowo-jonowych przeznaczonych do różnych zastosowań.

EN

TiO₂, SnO₂ and Fe₃O₄ nanoparticles were deposited on the graphene oxide flakes, mixed with C nanotubes and poly(vinylidene fluoride)/hexafluoropropylene copolymer and studied for reversible and irreversible capacity and charging efficiency in Li-ion battery. The Fe and Sn oxide-based composites exhibited the highest initial capacities, whereas the TiO₂-based composite showed the best cyclic stability, in spite of a relatively low capacity.

Słowa kluczowe

PL

ogniwa litowe; nanokompozyty; akumulatory

EN

lithium batteries; nanocomposites; batteries

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 96, nr 6
• Strony: 1216--1220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Walkowiak M.

• Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, ul. Forteczna 12, 61-362 Poznań

autor

Półrolniczak P.

• Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, Poznań

autor

Wasiński K.

• Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, Poznań

autor

Przybylczak M.

• Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, Poznań

Bibliografia

• [1] S. Goripartia, E. Miele, F. De Angelisa, E. Di Fabrizio, R.P. Zaccaria, C. Capigli, J. Power Sources 2014, 257, 421.
• [2] A. Mauger, H. Xie, C.M. Julien, Mater. Sci. 2016, 3, 1054.
• [3] A. Bruck, C.A. Cama, C.N. Gannett, i in., Inorg. Chem. Front. 2016, 3, 26.
• [4] A.R. Kamali, D.J. Fray, Rev. Adv. Mater Sci. 2011, 27, 14.
• [5] X. Chen, N. Zhang, K. Sun, Electrochem. Commun. 2012, 20, 137.
• [6] Y. Sun, X. Hu, W. Luo, F. Xia, Y. Huang, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2436.
• [7] W. Jiang, T. Li, Z. Ma i in., Results Phys. 2015, 5, 250.
• [8] Y. Liu, Y. Yang, J. Nanomater. 2016, Article ID 8123652.
• [9] P. Półrolniczak, A.A. Surendran, M. Walkowiak, S. Thomas, A.M. Stephan, J. New Mater. Electrochem. Systems 2014, 17, 225.
• [10] K. Wasiński, M. Walkowiak, P. Półrolniczak, G. Lota, J. Power Sources 2015, 293, 42.
• [11] W.S. Hummers, R.E. Offeman, J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.
• [12] A. Funabiki, M. Inaba, T. Abe, Z. Ogumi, Electrochim. Acta 1999, 45, 865.
• [13] M. Walkowiak, D. Waszak, G. Schroeder, B. Gierczyk, J. Solid State Electrochem. 2010, 14, 2213.
• [14] Y.-B. He, M. Liu, Z.-D. Huang, B. Zhang, Y. Yu, B. Li, F. Kang, J.-K. Kim, J. Power Sources 2013, 239, 269.
• [15] B. Zhao, G.H. Zhang, J.S. Song, Y. Jiang, H. Zhuang, P. Liu, T. Fang, Electrochim. Acta 2011, 56, 7340.
• [16] Y.M. Li, X.J. Lv, J. Lu, J.H. Li, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21770.
• [17] P.C. Lian, X.F. Zhu, S.Z. Liang, Z. Li, W.S. Yang, H.H. Wang, Electrochim. Acta 2011, 56, 4532.
• [18] R. Wang, C. Xu, J. Sun, L. Gao,C. Lin, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 1794.
• [19] L. Zhuo, Y. Wu, L. Wang, J. Ming, Y. Yu, X. Zhang, F. Zhao, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3954.
• [20] X. Jiang, X. Yang, Y. Zhu, H. Jiang, Y. Yao, P. Zhao, C. Li, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 11124.
• [21] H. Ge, T. Hao, H. Osgood i in., ACS Appl. Mater. Inter. 2016, 8, 9162.

Uwagi

PL

Praca finansowana w ramach działalności statutowej Instytutu Metali Niezelażnych Oddział w Poznaniu (Decyzja MNISW nr 3787/E-138/S/2017).