Хімія, фізика та технологія поверхні, 2010, 1 (1), 57-71.

Формування стабільної аморфної фази у вкритому вуглецем кремнії в умовах глибокого електрохімічного літіювання



S. P. Kuksenko, I. O. Kovalenko, Yu. А. Tarasenko, N. T. Kartel

Анотація


Вивчена електрохімічна поведінка мікро- і нанопорошків кремнію з нанесеним фізичним (механічний розмол) і хімічним (піроліз) методами вуглецевим покриттям як активних матеріалів негативного електроду літій-іонних акумуляторів. Встановлено унікальну роль вуглецю у формуванні стабільної (тобто такої, що не кристалізується) аморфної фази у зовнішньому шарі кремнію при його глибокому літіюванні. Ця фаза сприяє покращенню зберігання оборотної ємності кремнієвих електродів і зниженню їхньої накопиченої необоротної ємності. Вкритий вуглецем нанокремній має оборотну питому ємність 2029 мАгод/г, ефективність першого циклу 81,3 % і зберігання оборотної ємності 90,8 % після 100 циклів в режимі пс/пн (С/2, 5 мВ, С/200), пс (С/2, 1,0 В).


Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Kuksenko S P, Tarasenko Yu A, Kovalenko I O, Kartel M T, Khimiya, Fizyka ta Tekhnologiya Poverhni (Chemistry, Physics & Technology of Surface), 2009, 15, 144, (in Russian).

Kuksenko S P, Khimiya, Fizyka ta Tekhnologiya Poverhni (Chemistry, Physics & Technology of Surface), 2008, 14, 123. (in Russian).

Ichinose N, Ozaki Y, Kashu S, Superfine Particle Technology, Springer-Verlag: London, 1992.

Park M-H, Kim M G, Joo J, Kim K, Kim J, Ahn S, Cui Y, Cho J, Nano Lett., 2009, 9(11), 3844.

Kovalenko I O, Kuksenko S P, Tarasenko Yu A, Modern problems of physical chemistry and electrochemistry of solutions, 1–4 Dec. 2009, Kharkiv, Ukraine, (in Russian).

Limthongkul P, Jang Y-I, Dudney N J, Chiang Y-M, Acta Mater., 2003, 51(4), 1103.

Ryu J H, Kim W, Sung Y E, Oh S M, Electrochem. Solid-State Lett., 2004, 7(10), 306.

Li J, Lewis R B, Dahn J R, Electrochem. Solid-State Lett., 2007, 10(2), 17.

He J, Lilley C M, Nano Lett., 2008, 8(7), 1798.

Gordon M J, Baron T, Dhalluin F, Gentile P, Ferret P, Nano Lett., 2009, 9(2), 525.

Holzapfel M, Buqa H, Krumeich F, Novák P,. Petrat F.-M, Veit C, Electrochem. Solid-State Lett., 2005, 8(10), 516.

Ng S.-H, Wang J, Wexler D, Konstantinov K, Guo Z.-P, Liu H.-K, Angew. Chem. Int. Ed., 2006,. 45(41), 6896.

Datta M K, Kumta P N, J. Power Sources, 2007, 165(1), 368.

Chan C K, Peng H, Liu G, McIlwrath K, Zhang X F, Huggins R A, Cui Y, Nature Nanotech., 2008, 3(1), 31.

Cui L.-F, Ruffo R, Chan C K, Peng H, Cui Y, Nano Lett., 2009, 9(1), 491.

Cui L.-F, Yang Y, Hsu C.-M, Cui Y, Nano Lett., 2009, 9(9), 3370.

Kang K, Lee H.-S, Han D.-W, Kim G.-S, Lee D, Lee G, Kang Y.-M, Jo M.-H, Appl. Phys. Lett., 2010, 96, doi:10.1063/1.3299006.

Lee S.-J, Lee J.-K, Chung S.-H, Lee H.-Y, Lee S.-M, Baik H.-K, J. Power Sources., 2001, 97-98, 191.

Takamura T, Ohara S, Uehara M, Suzuki J, Sekine K, J. Power Sources, 2004, 129(1), 96.

Roginskaya Yu E, Kulova T L, Skundin A M, Bruk M A, Zhikharev E N, Kal’nov V A, Russian J. Electrochem. 2008, 44(9), 992.

Roginskaya Yu E, Kulova T L, Skundin A M, Bruk M A, Zhikharev E N, Kal’nov V A, Loginov V B, Russian J. Electrochem. 2008, 44(11), 1197.

Arie A A, Song J O, Lee J K, Mat. Chem. Phys. 2009, 113(1), 249.

Chen L B, Xie J Y, Yu H C, Wang T H, J. Appl. Electrochem. 2009, 39(8), 1157.

Obrovac M N, Christensen L, Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7(5), 93.

Obrovac M N, Krause L J, J. Electrochem. Soc. 2007, 154(2), 103.

Li J, Dahn J R, J. Electrochem. Soc. 2007, 154(3), 156.

Hatchard T D, Dahn J R, J. Electrochem. Soc. 2004, 151(6), 838.

Key B, Bhattacharyya R, Morcrette M, Sezne V, Tarascon J.-M, Grey C P, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(26), 9239.

Chevrier V L, Dahn J R, J. Electrochem. Soc., 2009, 156(6), 454.

Chevrier V L, Zwanziger J W, Dahn J R, Can. J. Phys., 2009, 87(6), 625.

Chevrier V L, Dahn J R, J. Electrochem. Soc., 2010, 157(4), 392.

Thompson A H, J. Electrochem. Soc., 1979, 126(4), 608.

Wen C J, Huggins R A, J. Solid State Chem., 1981, 37(3), 271.

Nesper R, Schnering H G, J. Solid State Chem., 1987, 70(1), 48.

Dimov N, Xia Y, Yoshio M, J. Power Sources, 2007, 171(2), 886.

Erwin S C, Zu L, Haftel M I, Efros A L, Nature, 2005, 436(7), 91.

Lee B.-S, Burr G W, Shelby R M, Science, 2009, 326(5955), 980.

Kupriyanov L Yu, Galyamov L Yu, Kozlova N V, Roginskaya Yu E, Nanotechnologies in Russia, 2009, 4(7-8), 499.

Kulova T L, Russian J. Electrochem., 2008, 44(5), 525.




Copyright (©) 2010 S.P. Kuksenko, I.O. Kovalenko, Yu.А. Tarasenko, N.Т. Кartel