Yuqori sifatli Fe4[Fe(CN)6]3 nanokublarni tayyorlash: suvli natriy-ion batareyasi uchun katod materiali sifatida
VANG Vu-Lyan. Yuqori sifatli Fe4[Fe(CN)6]3 nanokublar: suvli natriy-ion batareyasi uchun katod materiali sifatida sintez va elektrokimyoviy ishlash. Noorganik materiallar jurnali[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Yuqori sifatli Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) nanokublar oddiy gidrotermik usul bilan sintez qilindi. Uning tuzilishi, morfologiyasi va suv tarkibi tavsiflanadi. Fe4[Fe(CN)6]3 bir xil o'lchamdagi muntazam kub shaklida namoyon bo'ladi. 500 nm, bu yuz markazlashtirilgan kub fazaga tegishli. Fe4[Fe(CN)6]3 mos ravishda 124, 118, 105, 94, 83, 74 va 64 mA/soat -1 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C va 40C da zaryadsizlanish quvvatlarini ko'rsatadi. 2O-polietilen glikol. 5C tezligida 500 zaryadlash/zaryad qilish siklidan keyin uning sig'imini ushlab turish 100 foiz bo'lib qoladi. Katod sifatida Fe4[Fe(CN)6]3 va anod sifatida NaTi2(PO4)3 bo'lgan to'liq batareya ishlab chiqarilgan bo'lib, u 126 Wh·kg -1 o'ziga xos energiya zichligini (faol elektrod materiallari asosida) 1,9 V kuchlanish bilan ta'minlaydi. Bundan tashqari, zaryadlashning 92 foizi dastlabki zaryadsizlanish tezligi14 dan keyin qayta quvvatlanadi140. uning Coulomb samaradorligi 100 foizga yaqin.
Elektrod materiallarini tayyorlash
Na4Fe(CN)6 dan bitta temir manbai sifatida foydalanib, oddiy gidrotermik usulda yuqori sifatli Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanomateriallari sintez qilindi. Bundan tashqari, an’anaviy usullar bilan taqqoslash uchun past sifatli Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) nanomateriallari sintez qilinib, HQ-FeHCF va LQ-FeHCF ning tuzilishi, morfologiyasi va elektrokimyoviy xossalari o‘rganildi. Nihoyat, musbat elektrod sifatida HQ-FeHCF, manfiy elektrod sifatida NaTi2(PO4)3 va elektrolit sifatida NaClO4-H2O-polietilen glikol (PEG) dan foydalanib, suvli natriy-ionli to'liq batareya yig'ildi.
HQ-FeHCF va LQ-FeHCF tayyorlash
Xona haroratida pH=0,8 da 50 ml suvli xlorid kislotaga 4 g polivinilpirolidon K-30 (PVP) va 0,126 g natriy ferrosiyanid dekagidrat qo‘shildi, 1 soat davomida aralashtirildi va eritma to‘liq eriganidan keyin sarg‘ayib ketdi. Keyin, bir xilda aralashtirilgan eritma 12 soat davomida 80 darajaga qadar qizdirilgan pechga qo'yiladi. Xona haroratiga qadar sovutilgan eritma cho'kma olish uchun santrifüj qilindi va deionlangan suv bilan yuvildi. 4 marta takrorlangandan so'ng, HQ-FeHCF namunasi pechda 80 daraja 8 soat davomida quritish yo'li bilan olingan.
100 ml deionizatsiyalangan suvga mos ravishda 2,7 g temir xlorid geksagidrat va 3,6 g natriy ferrosiyanid dekagidrat qo'shing. Ikki eritma to'liq eriguncha 60 daraja aralashtiriladi. Keyin ko'p miqdorda quyuq ko'k cho'kma hosil qilish uchun natriy ferrosiyanid dekahidrat tuzi eritmasiga temir xlorid geksagidrat tuzi eritmasi qo'shildi. 1 soat davomida 60 daraja inkubatsiyadan so'ng, eritma cho'kma olish uchun santrifüj qilindi, u to'rt marta deionizatsiyalangan suv bilan yuvildi va keyin LQ-FeHCF namunasini olish uchun 80 daraja pechda 8 soat davomida quritildi.
Tayyorlangan elektrod materiallari m (faol modda): m (atsetilen qora): m (poliviniliden ftorid (PVDF)){0}}:15:10 nisbatiga ko'ra aralashtiriladi. Tegishli miqdorda N-metilpirolidon (NMP) qo'shing va 8 soat davomida aralashtiramiz, so'ngra bir xil aralashtirilgan bulamaç diametri taxminan 1,3 sm bo'lgan dumaloq titan to'rga yoying. Uni pechda 80 daraja haroratda 12 soat davomida quriting, so'ngra ishlaydigan elektrod hosil qilish uchun uni 10 MPa bosim ostida planshet pressi bilan yupqa qatlamga bosing. Hisoblagich elektrod sifatida platina simidan va mos yozuvlar elektrod sifatida kumush xloriddan foydalangan holda uch elektrodli tizim yig'ildi. HQ-FeHCF ning zaryadlash-bo'shatish platformasi, tezligi ishlashi va aylanish barqarorligi sinovdan o'tkazildi. Ijobiy elektrod sifatida diametri 1,3 sm bo'lgan HQ-FeHCF elektrod varag'i ishlatilgan (1,14 mg faol materialni yuklash). Salbiy elektrod sifatida NaTi2 (PO4) 3 elektrod varag'i ishlatilgan (faol material yuklanishi 2,73 mg edi). Doimiy oqim zaryadlash-deşarj ish faoliyatini sinovdan o'tkazish uchun to'liq batareya shakllantirildi va akkumulyator tizimining doimiy oqim zaryadlash-deşarj kuchlanish diapazoni 0-2 V edi. Elektrod tushirish quvvati va batareya quvvati zichligi faqat faol materialning massasi asosida hisoblanadi. Elektrolit NaClO4 plus H2O plus Polietilen glikol (PEG) tizimidan foydalanadi.
Natriy ion batareyasi materiallari haqida ko'proq bilib olingTOB YANGI ENERGIYA.
