Synthesis and properties of nanoparticles based on С/Fe3O4, С/Fe3-xCrxO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – anode materials for lithium-ion batteries
Journal Title: Хімія, фізика та технологія поверхні - Year 2017, Vol 8, Issue 4
Abstract
High charging potential of Fe3O4 (1.75 V), its low conductivity and significant changes of volume during charging/discharging are main disadvantages that prevent commercialization of this material as an active constituent of anode for lithium-ion batteries. Various ways for minimization of these drawbacks are discussed. It is suggested that the necessary functional properties of the anode material can be formed directly during the synthesis process. A number of composites, such as С/Fe3O4,C/Fe3-xCrxO4, C/Li0.5Fe1.5CrO4, have been obtained using the Pechini method. Modification of the synthesis technique has been developed. Phase composition and morphology of powders were studied by XRD, SEM and EDX analysis. It has been found that the products of synthesis of Fe3O4, Fe2CrO4, Li0.5Fe1.5CrO4 are characterized by good crystallinity, the average size of powder crystals is 29 (Fe3O4), 12 (Fe2CrO4) and 18 nm (Li0.5Fe1.5CrO4). Cyclic voltammograms (CV) and galvanostatic charging/discharging curves were obtained within the potential region from 0.05 to 2.0 V (Li+/Li), the scan rate was 0.1 mV/s. The C/Fe3O4 composite has been found to show high reversible capacitance for the first cycle (~1000 mAh/g) at high C/10 current. At C/10, the C/Fe2CrO4 anode shows the capacitance of ~900 mAh/g for the 1st cycle. At the same time, the charging capacitance decreases from 1.8 to 1.1 V. Doping with chromium and lithium leads to decrease of charging potential from ~1.8 V (С/Fe3O4) down to 0.9 V (С/Li0.5Fe1.5CrO4). Decrease of grain size down to 10–30 nm and conducting carbon on the grain surface provide better kinetics of the charging/discharging processes. This approach allows us to reach reversible capacitance of ~800 mAh/g for the best material (С/LiFeCrO4). This characteristic is achieved in the first cycle of charging/discharging at С/10.
Authors and Affiliations
S. M. Malovanyy, E. V. Panov, E. A. Genkina, V. A. Galaguz, T. S. Glushchak
Keywords
Related Articles
- EP ID EP252177
- DOI 10.15407/hftp08.04.448
- Views 77
- Downloads 0
Електрофізичні властивості композитів вуглецеві нанотрубки/ NiCo
Одержано наночастинки NiCo на поверхні неокиснених та окиснених багатошарових вуглецевих нанотрубок (БВНТ) методом хімічного осадження відповідних карбонатів з розчину гідразингідрату, за температури його кипіння. Окисне...
Электрофизические свойства композитов на основе эпоксидной смолы и терморасширенного графита
Разработаны полимерные конструкционные материалы на основе эпоксидной смолы, терморасширенного графита (ТРГ) и наполнителей неорганической природы - перлита, вермикулита с улучшенными электрофизическими характеристиками....
The modification and catalytic properties of niobium pentoxide
We have studied mechanochemical, microwave, and ultrasonic treatments of niobium pentoxide of different origin and specific surface area (0.1-474 m2/g). The aims of work were: examination of crystal, porous, and electron...
Ion-exchange strengthening of lithium-aluminosilicate glass-ceramic protective materials
In view of the intensive increase of the military threat and the rapid weapons development in the world, it is necessary to improve the armored elements for individual and local protection, in particular, by increasing t...
Вивчення фізико-хімічних та сорбційних властивостей SnO2, отриманих шляхом механохімічної та мікрохвильової обробок
Існує багато методів синтезу діоксиду олова SnO2, зокрема золь-гель та осадження. Проте ці методи не дозволяють регулювати фізико-хімічні властивості в широких межах на етапі синтезу. Як правило, отримані зразки є перева...