RU2807678C1 - Способ получения катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама - Google Patents
Способ получения катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807678C1 RU2807678C1 RU2023121840A RU2023121840A RU2807678C1 RU 2807678 C1 RU2807678 C1 RU 2807678C1 RU 2023121840 A RU2023121840 A RU 2023121840A RU 2023121840 A RU2023121840 A RU 2023121840A RU 2807678 C1 RU2807678 C1 RU 2807678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- tungsten
- lithium
- cathode
- tungsten trioxide
- Prior art date
Links
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 35
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 2
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HCMDMONYUWWABZ-UHFFFAOYSA-N 2-aminoacetic acid;urea Chemical compound NC(N)=O.NCC(O)=O HCMDMONYUWWABZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- -1 cobalt carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- PNEHEYIOYAJHPI-UHFFFAOYSA-N lithium tungsten Chemical compound [Li].[W] PNEHEYIOYAJHPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- CXKGGJDGRUUNKU-UHFFFAOYSA-N oxotungsten;hydrate Chemical compound O.[W]=O CXKGGJDGRUUNKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электрохимической энергетике, конкретно - к технологиям получения катодных материалов и катодов литий-ионных аккумуляторов на их основе. Техническим результатом является снижение длительности проведения операций изготовления катодов и увеличение электрохимической активности катодного материала, что обусловливает удельную емкость не менее 200 мАч/г. Способ получения катода включает синтез триоксида вольфрама из вольфрамового прекурсора, в качестве которого используют нанопорошок вольфрама, синтез триоксида вольфрама проводят растворением нанопорошка вольфрама в 60%-ном растворе пероксида водорода с образованием раствора пероксивольфрамовой кислоты, удаляют избыток пероксида водорода погружением в полученный раствор катализатора, платинированной платины, готовят электролит с добавлением к раствору пероксивольфрамовой кислоты 30%-ый раствор изопропанола, добавляют кристаллический хлорид лития, легирование проводят электроосаждением легированного литием триоксида вольфрама, для чего собирают электрохимическую ячейку с рабочим электродом из графитовой фольги, индифферентного вспомогательного электрода и электрода сравнения в виде серебряной проволоки и поляризуют рабочий электрод потенциостатически при потенциале минус 1,000 - минус 1,200 В при перемешивании раствора в течение 1-1,5 часов и проводят сушку полученного катода. 1 табл, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электрохимической энергетике, конкретно - к технологиям получения катодных материалов и катодов литий-ионных аккумуляторов на их основе.
Катодные материалы являются важнейшим компонентом литий-ионных аккумуляторов (ЛИА), лимитирующих его удельную емкость. В настоящее время преобладающими являются первоначально литерованные оксидные катодные материалы, получаемые в виде порошков в процессах термического синтеза, из которых затем путем смешивания со связующим, сушки и прокатки получают катоды ЛИА.
Так, известен способ синтеза литий-кобальтовой шпинели для литий -ионных аккумуляторов (RU №2199798), включающий экстракцию лития и кобальта из водных растворов концентратом α-разветвленных монокарбоновых кислот, отличающийся тем, что экстракты, содержащие литий и кобальт, смешивают в мольном соотношении металлов 1:1, после чего отгоняют избыток монокарбоновых кислот, а кубовый остаток, содержащий карбоксилаты лития и кобальта, подвергают пиролизу при температуре 500-550°С.
Известен также способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов (RU №2643164), включающий сжигание исходного реакционного раствора, содержащего смесь нитратов соответствующих металлов и, по крайней мере, один гелирующий агент, в качестве которого используют глицин в количестве 200-400 г на 1000 г безводных нитратов, с последующими сушкой, пропиткой полученного сложного оксида d-металлов соединениями лития и отжигом, в исходный реакционный раствор вводят лимонную кислоту в количестве 650-1000 г на 1000 г безводных нитратов, а также в качестве гелирующего агента кроме глицина может использоваться мочевина в количестве 200-350 г на 1000 г безводных нитратов.
Известен способ получения поверхностно-модифицированного катодного материала со слоистой структурой для литиевых и литий-ионных аккумуляторов (RU №2307429), включающий смешение соединений лития с одним или несколькими соединениями d-металлов I ряда из числа оксидов, гидроксидов или солей Со, Ni, Mn, термическую обработку, охлаждение, диспергирование и поверхностное модифицирование оксидами металлов, исходные компоненты смешивают в шаровой мельнице или механо-химическом активаторе, после чего полученную смесь подвергают термической обработке при 700-1100°С, охлаждают до комнатной температуры и диспергируют в шаровой мельнице или механохимическом активаторе, а поверхностное модифицирование проводят с использованием водных или спиртовых растворов гидроксидов, оксигидроксидов или солей металлов, разлагающихся с образованием оксидов металлов при температуре не выше 600°С, при содержании покрывающего оксида 0,5-5 мол.%. Удельная емкость материала составила 155-180 мАч/г.
Недостатком приведенных и аналогичных им способов получения является применение высоких температур в процессе синтеза, что снижает его управляемость и понижает производительность, а также недостаточно высокая удельная емкость получающихся электродов.
Наиболее близким к предлагаемому, взятому за прототип, является способ получения легированных триоксидов вольфрама и изготовления электродов на их основе, описанные в патенте RU №2672675. В деионизированной воде растворяют вольфрамат аммония (у нас - вольфрамовый прекурсор) для получения раствора 3% (мас.) вольфрамата аммония, а после этого добавляют 2-молярный раствор серной кислоты для получения концентрации кислоты 1,5% (мас). Вышеупомянутый раствор перемешивают в течение 30 минут для получения гомогенного смешанного раствора; смешанный раствор переводят в 5-литровый автоклавный реактор и нагревают при 95°С в течение 60 часов; по завершении реакции обеспечивают естественное охлаждение, после этого продукт промывают деионизированной водой и высушивают для получения активного материала гидрата оксида вольфрама, предназначенного для использования в электроде. Легированные триоксиды вольфрама могут быть получены путем замачивания оксида вольфрама в солевых растворах, содержащих различные легирующие элементы (у нас - легирование). Например, триоксид вольфрама хорошо диспергируют в водном растворе хлорида цинка 6 моль на один литр, после центрифугирования получающийся в результате осадок подвергали воздействию термической обработки при 400°С в течение 6 часов для получения триоксида вольфрама, легированного цинком. Каждый из вышеупомянутых трех различных триоксидов вольфрама, технический углерод в качестве проводящей добавки и связующий поливинилиденфторид (ПВДФ) при массовом соотношении 8:1:1 диспергируют в надлежащем количестве растворителя N-метил-2-пирролидона (NMP) при смешивании и перемешивании для получения гомогенных суспензий вольфрамовооксидных электродов. Каждую данную суспензию электрода наносят в виде покрытия на титановые листовые токосборники и высушивают в вакууме при 80°С в течение 2 часов для получения вольфрамовооксидных электродов. Удельная емкость полученных электродов составляет 90-95 мАч/г.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая удельная емкость получающихся катодов и длительный процесс их получения.
Проблемой способов получения катодов литий-ионных аккумуляторов является длительный синтез при недостаточно высокой удельной емкости катодного материала.
Техническим результатом изобретения является снижение длительности проведения операций изготовления катодов и увеличение электрохимической активности катодного материала, что обусловливает удельную емкость не менее 200 мАч/г.
Технический результат достигается тем, что способ получения катода литий-ионного аккумулятора включает синтез триоксида вольфрама из вольфрамового прекурсора, его легирование и нанесение полученного легированного триоксида вольфрама на токосборник и сушку, причем в качестве вольфрамового прекурсора используют нанопорошок вольфрама, синтез триоксида вольфрама проводят растворением нанопорошка вольфрама в 60%-ном растворе пероксида водорода при соотношении реагентов (г):
60%-ный раствор пероксида водорода - 7,5-10
нанопорошок вольфрама - 1
с образованием раствора пероксивольфрамовой кислоты, удаляют избыток пероксида водорода погружением в полученный раствор катализатора, платинированной платины, готовят электролит с добавлением к раствору пероксивольфрамовой кислоты 30%-ый раствор изопропанола, масса которого в 3-3,3 раза превышает массу этого раствора, к полученному раствору добавляют кристаллический хлорид лития в количестве, достаточном для получения его концентрации 4,2 г/л, легирование проводят электроосаждением легированного литием триоксида вольфрама, для чего собирают электрохимическую ячейку с рабочим электродом из графитовой фольги, индифферентного вспомогательного электрода и электрода сравнения в виде серебряной проволоки и поляризуют рабочий электрод потенциостатически при потенциале минус 1,000 - минус 1,200 В при перемешивании раствора в течение 1-1,5 часов и проводят сушку полученного катода.
Катодное осаждение триоксида вольфрама из раствора пероксиволь-фрамовой кислоты известно для получения пленок триоксида вольфрама на прозрачных подложках. Этот метод позволяет получать пленки триоксида вольфрама различной толщины в зависимости от времени катодной поляризации. Образующиеся на катоде пленки триоксида вольфрама обладают высокой электрохимической активностью в процессах интеркаляции, в связи с чем могут быть использованы в качестве электродных материалов литий-ионных аккумуляторов. Пероксивольфрамовая кислота получается в результате реакции нанопорошка вольфрама с концентрированным раствором пероксида водорода по реакции:
Для обеспечения полноты протекания и высокой скорости реакции используют 60% раствор пероксида водорода, который берут с некоторым избытком. После окончания реакции, определяемого по полному растворению нанопорошка вольфрама, в растворе остается избыток пероксида водрода, который удаляют путем стимулирования каталитической реакции диспропорционирования пероксида водорода за счет погружения в раствор катализатора, платинированной платины. При этом пероксид водорода превращается в газообразный кислород и воду:
2H2O2→O2+2H2O
Электролит для катодного осаждения готовят добавлением 30% раствора изопропанола к полученному раствору, поскольку в спиртовой среде блокируются побочные реакции восстановления пероксивольфрамовой кислоты в полианионные формы. Проведенными исследованиями было показано, что наиболее эффективное подавление этих реакций достигается при массе раствора изопропанола, превышающей массу полученного раствора 3-3,3 раза. При меньшем количестве изопропанола происходит химическое осаждение осаждение части пероксивольфрамат-ионов в виде труднорастворимых полианионных соединений, при большем количестве раствора изопропанола электрохимическое осаждение приводит к неравномерному осаждению пленки триоксида вольфрама вследствие низкой концентрации пероксивольфраматов. Добавление в раствор хлорида лития необходимо для образования литий-вольфрамовой бронзы (легированного триоксида вольфрама) по катодной реакции:
Концентрация хлорида лития, 4,2 г/л (0,1 моль/л) необходима для обеспечения скорости электрохимической реакции внедрения лития в первоначально осажденный триоксид вольфрама.
Трехэлектродная электрохимическая ячейка, используемая для получения катода литий-ионного аккумулятора позволяет осуществлять потенциостатическую поляризацию токосборника из графитовой фольги. Индифферентный вспомогательный электрод, выполненный, например, платиновым или стеклоуглеродным, обеспечивают протекание тока без изменения состава раствора за счет реакций на вспомогательном электроде. Проведенными исследованиями было показано, что равномерная пленка триоксида вольфрама образуется на графитовой фольге при потенциостатическом осаждении при потенциале минус 1,000 минус 1,200 В относительно электрода сравнения из серебряной проволоки. При меньшем потенциале начинаются побочные процессы восстановления пероксивольфрамовой кислоты до вольфрама, при большем пленка образуется медленно и неравномерно. Перемешивание раствора необходимо для обеспечения равномерного распределения пероксивольфрамовой кислоты по площади рабочего электрода.
Использование в качестве рабочего электрода графитовой фольги служит получению равномерной пленки триоксида вольфрама. Структура терморасширенного графита, основного материала графитовой фольги, внедряет литий, первоначально интеркалированный в триоксид вольфрама, чем увеличивает его удельную емкость. Теоретическая удельная емкость триоксида вольфрама в расчете на максимальную стехиометрию LiWO3 составляет 231 мАч/г. Как следует из таблицы, при циклировании была получена бóльшая удельная емкость, что подтверждает последующую интеркаляцию лития в терморасширенный графит из триоксида вольфрама. Полученный катод из легированного триоксида вольфрама на токосборнике из графитовой фольги обладает высокой электрохимической активностью, что следует из циклической вольтамперограммы (Фиг.), что влияет на увеличение удельной емкости.
Общее время приготовления катода составляет 5-6 часов.
Сущность изобретения поясняется фигурой и таблицей.
На фигуре показана циклическая вольтамперограмма катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама, изготовленного по предлагаемому способу.
В таблице приведены результаты испытаний методом гальваностатического циклирования катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама.
Пример реализации способа получения катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама.
Для получения катода литий ионного аккумулятора растворили навеску нанопорошка вольфрама массой 1,00 г в 8 г 60%-ного раствора пероксида водорода с образованием раствора пероксивольфрамовой кислоты, в полученный раствор после окончания растворения погрузили электрод из платинированной платины и выдерживали до прекращения удаления на нем пузырьков кислорода, около 1 часа, после чего электрод удалили из раствора. Затем к полученному раствору добавили 24,8 г 30% раствора изопропанола. В полученные раствор добавили кристаллический хлорид лития массой 0,104 г, из расчета 4,2 г/л. Затем собрали трехэлектродную электрохимическую ячейку с рабочим электродом из графитовой фольги, вспомогательным электродом в виде стеклоуглеродного стаканчика и электрода сравнения в виде серебряной проволоки и залили в нее полученный раствор. Включили перемешивание и обеспечили потенциостатическую поляризацию рабочего электрода при потенциале минус 1, 100 В, выдерживали при этом потенциале 1,1 часа. Полученный катод из легированного триоксида вольфрама извлекли из ячейки, промыли в изопропаноле и высушили. Общее время, затраченное на приготовление катода, составило 5,5 часа. После этого собрали электрохимическую ячейку с литиевым вспомогательным электродом дисковой конструкции и провели заряд-разрядное циклирование при токе 1С. Результаты циклирования приведены в таблице. Как видно, в результате достигнута удельная емкость более 200 мАч/г, что, в совокупности с общим временем изготовления, 5,5 часов, доказывает достижение заявленного технического результата.
Claims (4)
- Способ получения катода литий-ионного аккумулятора, включающий синтез триоксида вольфрама из вольфрамового прекурсора, его легирование и нанесение полученного легированного триоксида вольфрама на токосборник и сушку, отличающийся тем, что в качестве вольфрамового прекурсора используют нанопорошок вольфрама, синтез триоксида вольфрама проводят растворением нанопорошка вольфрама в 60%-ном растворе пероксида водорода при соотношении реагентов (г):
- 60%-ный раствор пероксида водорода - 7,5-10
- нанопорошок вольфрама - 1
- с образованием раствора пероксивольфрамовой кислоты, удаляют избыток пероксида водорода погружением в полученный раствор катализатора, платинированной платины, готовят электролит с добавлением к раствору пероксивольфрамовой кислоты 30%-ый раствор изопропанола, масса которого в 3-3,3 раза превышает массу этого раствора, к полученному раствору добавляют кристаллический хлорид лития в количестве, достаточном для получения его концентрации 4,2 г/л, легирование проводят электроосаждением легированного литием триоксида вольфрама, для чего собирают электрохимическую ячейку с рабочим электродом из графитовой фольги, индифферентного вспомогательного электрода и электрода сравнения в виде серебряной проволоки и поляризуют рабочий электрод потенциостатически при потенциале минус 1,000 - минус 1,200 В при перемешивании раствора в течение 1-1,5 часов и проводят сушку полученного катода.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807678C1 true RU2807678C1 (ru) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6846592B2 (en) * | 2001-04-02 | 2005-01-25 | Samsung Sdi, Co. Ltd. | Positive electrode for rechargeable lithium batteries and method of the same |
| RU2307429C1 (ru) * | 2006-04-20 | 2007-09-27 | Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) | Способ получения поверхностно-модифицированного катодного материала со слоистой структурой для литиевых и литий-ионных аккумуляторов |
| KR20100023093A (ko) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | 한국과학기술연구원 | 수퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 수퍼커패시터 |
| RU2643164C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов |
| RU2672675C2 (ru) * | 2013-10-16 | 2018-11-19 | Сучжоу Ханс Энерджи Сторидж Текнолоджи Ко., Лтд. | Материал на вольфрамовой основе, супераккумулятор и суперконденсатор |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6846592B2 (en) * | 2001-04-02 | 2005-01-25 | Samsung Sdi, Co. Ltd. | Positive electrode for rechargeable lithium batteries and method of the same |
| RU2307429C1 (ru) * | 2006-04-20 | 2007-09-27 | Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) | Способ получения поверхностно-модифицированного катодного материала со слоистой структурой для литиевых и литий-ионных аккумуляторов |
| KR20100023093A (ko) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | 한국과학기술연구원 | 수퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 수퍼커패시터 |
| RU2672675C2 (ru) * | 2013-10-16 | 2018-11-19 | Сучжоу Ханс Энерджи Сторидж Текнолоджи Ко., Лтд. | Материал на вольфрамовой основе, супераккумулятор и суперконденсатор |
| RU2643164C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2698854B1 (en) | Method of an electrode (anode and cathode) performance enhancement by composite formation with graphene oxide | |
| KR101602337B1 (ko) | 리튬 공기 전지용 공기 전극 및 이의 제조 방법 | |
| CN112456567A (zh) | 一种包覆结构钠离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN104766960A (zh) | 一种锂离子电池用镍锰酸锂正极材料的改性方法 | |
| CN111740092B (zh) | 一种异质结构材料及其制备方法和应用 | |
| CN112701260B (zh) | 一种原位碳包覆铌酸钛复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108134064A (zh) | 一种正极材料前驱体及其制备方法和正极材料 | |
| CN111785956B (zh) | 一种锂离子电池用柔性电极材料及其制备方法 | |
| CN114590838B (zh) | 一种无定型金属硫化物包覆改性二元锰基钠电前驱体及其制备方法 | |
| CN116504954A (zh) | 一种正极材料及其制备方法和钠离子电池 | |
| CN108539160B (zh) | 一种CoO/rGO复合物及其制备方法与用途 | |
| CN113991084A (zh) | 一种SnS-SnO2-GO@C异质结构复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108767231A (zh) | 一种LiNixCoyMnl-x-yO2/Li2O·B2O3复合正极材料的制备方法 | |
| RU2807678C1 (ru) | Способ получения катода литий-ионного аккумулятора на основе легированного триоксида вольфрама | |
| CN110277550B (zh) | 一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN107946551B (zh) | 掺杂镍锰酸锂材料、改性镍锰酸锂正极材料及其制备方法 | |
| JP5562204B2 (ja) | リチウム空気二次電池用正極とその製造方法ならびにリチウム空気二次電池 | |
| CN113437368B (zh) | 一种基于静态激活反应提高水系锌离子电池正极材料容量的方法 | |
| CN114314553A (zh) | 改性磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池 | |
| CN108448069A (zh) | 一种高镍锂离子电池正极材料改性方法 | |
| CN110835121B (zh) | 一种富锂锰基正极材料及其制备方法与应用 | |
| RU2703629C1 (ru) | Анодный материал для литий-ионного аккумулятора и способ его получения | |
| KR101418065B1 (ko) | 이종 금속이 치환된 리튬-망간계 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 재료 및 이의 제조방법 | |
| CN113113588A (zh) | 一种利用共价界面工程策略制备锂快离子导体类材料包覆高镍三元层状氧化物的方法 | |
| Tanaka et al. | Effects of ultrasound irradiation on Au nanoparticles deposition on carbon-coated LiNi0. 5Mn1. 5O4 and its performance as a cathode material for Li ion batteries |