Kiváló minőségű Fe4[Fe(CN)6]3 nanokocka készítmény: katódanyagként vizes nátrium-ion akkumulátorhoz
WANG Wu-Lian. Kiváló minőségű Fe4[Fe(CN)6]3 nanokocka: szintézis és elektrokémiai teljesítmény katódanyagként vizes nátrium-ion akkumulátorhoz. Journal of Inorganic Materials[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Kiváló minőségű Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) nanokockákat állítottak elő egyszerű hidrotermikus módszerrel. Szerkezete, morfológiája és víztartalma jellemzett. A Fe4[Fe(CN)6]3 szabályos köb alakú, egyenletes mérete kb. 500 nm, ami az arcközpontú köbös fázishoz tartozik. A Fe4[Fe(CN)6]3 kisülési kapacitása 124, 118, 105, 94, 83, 74 és 64 mAh·g -1 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C és 40C a{na20C-on, a Na2H200-es elektrolitáramban. lietilénglikol. Kapacitásmegtartása 100 százalékos marad 500 töltési/kisütési ciklus után, 5C-os sebességgel. A teljes akkumulátor Fe4[Fe(CN)6]3 katóddal és NaTi2(PO4)3 anóddal készült, amely 126 Wh·kg -1 fajlagos energiasűrűséget biztosít (az aktív elektróda anyagok alapján), 1,9 V kimeneti feszültség mellett. Ezenkívül a kezdeti kisülési kapacitásának 92 százaléka megmarad 1 töltési sebesség mellett 5 mb töltési sebesség mellett. közel 100 százalék.
Elektróda anyagok előkészítése
Egyetlen vasforrásként Na4Fe(CN)6-ot használva kiváló minőségű Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanoanyagokat állítottak elő egyszerű hidrotermikus módszerrel. Ezen túlmenően összehasonlítás céljából hagyományos módszerekkel alacsony minőségű Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) nanoanyagokat szintetizáltak, valamint tanulmányozták a HQ-FeHCF és LQ-FeHCF szerkezetét, morfológiáját és elektrokémiai tulajdonságait. Végül HQ-FeHCF pozitív elektródként, NaTi2(PO4)3 negatív elektródként és NaClO4-H2O-polietilénglikol (PEG) elektrolitként egy vizes nátrium-ion akkumulátort állítottunk össze.
HQ-FeHCF és LQ-FeHCF készítmény
Szobahőmérsékleten 4 g polivinil-pirrolidon K-30 (PVP) és 0,126 g nátrium-ferrocianid-dekahidrát 50 ml vizes sósavhoz adtunk =0,8 pH-n, 1 órán át kevertük, majd az oldat teljesen feloldódott. Ezután az egyenletesen kevert oldatot 80 fokos sütőbe tesszük 12 órára. A szobahőmérsékletre hűtött oldatot centrifugáljuk, hogy csapadékot kapjunk, és ionmentes vízzel mossuk. A HQ-FeHCF mintát négyszeri megismétlés után 80 fokos kemencében 8 órán át szárítva nyertük.
Adjunk hozzá 2,7 g vas(III)-klorid-hexahidrátot és 3,6 g nátrium-ferrocianid-dekahidrátot 100 ml ionmentesített vízhez. 60 fokon addig keverjük, amíg a két oldat teljesen fel nem oldódik. Ezután vas-klorid-hexahidrát sóoldatot adtunk a nátrium-ferrocianid-dekahidrát sóoldathoz, hogy nagy mennyiségű sötétkék csapadékot kapjunk. 1 órás 60 fokos inkubálás után az oldatot centrifugálással csapadékot kaptunk, amelyet négyszer ionmentesített vízzel mostunk, majd 80 fokos kemencében 8 órán át szárítva megkaptuk az LQ-FeHCF mintát.
Az elkészített elektródanyagokat m (aktív anyag): m (acetilénfekete): m (polivinilidén-fluorid (PVDF)){{0}}:15:10 arányban kevertük össze. Adjunk hozzá megfelelő mennyiségű N-metil-pirrolidont (NMP), keverjük 8 órán át, majd terítsük szét az egyenletesen kevert szuszpenziót egy körülbelül 1,3 cm átmérőjű kör alakú titánhálón. Sütőben 80 fokon 12 órán át szárítjuk, majd tablettapréssel 10 MPa nyomáson vékony lappá nyomva működő elektródát készítünk belőle. Egy háromelektródos rendszert állítottunk össze platinahuzal ellenelektródaként és ezüst-klorid referenciaelektródaként. Tesztelték a HQ-FeHCF töltési-kisütési platformját, sebességi teljesítményét és ciklusstabilitását. Pozitív elektródaként 1,3 cm átmérőjű HQ-FeHCF elektródalapot használtunk (1,14 mg aktív anyag töltés). Negatív elektródként a NaTi2(PO4)3 elektródalapot használtuk (2,73 mg aktív anyag terhelés volt). Az állandó áramú töltés-kisütés teljesítményének teszteléséhez egy teljes akkumulátort alakítottak ki, az akkumulátor rendszer állandó áramú töltés-kisütési feszültségtartománya 0-2 V volt. Az elektródák kisütési kapacitását és az akkumulátor energiasűrűségét csak az aktív anyag tömege alapján számítják ki. Az elektrolit NaClO4 plusz H2O plusz polietilénglikol (PEG) rendszert használ.
Tudjon meg többet a nátrium-ion akkumulátorok anyagairólTOB ÚJ ENERGIA.
