Kvaliteetne Fe4[Fe(CN)6]3 nanokuubiku valmistamine: vesipõhise naatriumioonaku katoodmaterjalina
WANG Wu-Lian. Kvaliteetsed Fe4[Fe(CN)6]3 nanokuubikud: süntees ja elektrokeemiline jõudlus veepõhise naatriumioonaku katoodmaterjalina. Journal of Inorganic Materials[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Kvaliteetsed Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) nanokuubikud sünteesiti lihtsa hüdrotermilise meetodiga. Iseloomustatakse selle struktuuri, morfoloogiat ja veesisaldust. Fe4[Fe(CN)6]3 on korrapärase kuubiku kujuga, ühtlase suurusega ca. 500 nm, mis kuulub näokesksesse kuupfaasi. Fe4[Fe(CN)6]3 tühjendusvõimsused on 124, 118, 105, 94, 83, 74 ja 64 mAh·g -1 vastavalt 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C, 30C ja 40C, vastavalt Na2H20-na2-H20-80C. lüetüleenglükool. Selle võimsuse säilivus püsib 100 protsenti pärast 500 laadimis-/tühjenemistsüklit kiirusega 5C. Valmistati täisaku Fe4[Fe(CN)6]3 katoodina ja NaTi2(PO4)3 anoodina, mis tagab energia eritiheduse 126 Wh·kg -1 (põhineb aktiivsetel elektroodide materjalidel) väljundpingega 1,9 V. Peale selle säilib 92 protsenti selle esialgsest tühjenemisvõimsusest 1,9 V võimsuse tsükliga ja pärast 1 geomeetrilist tühjenemissagedust0C säilib. on peaaegu 100 protsenti.
Elektroodide materjalide ettevalmistamine
Kasutades ühe rauaallikana Na4Fe(CN)6, sünteesiti lihtsa hüdrotermilise meetodiga kvaliteetseid Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanomaterjale. Lisaks sünteesiti võrdluseks traditsiooniliste meetoditega madala kvaliteediga Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) nanomaterjale ning uuriti HQ-FeHCF ja LQ-FeHCF struktuuri, morfoloogiat ja elektrokeemilisi omadusi. Lõpuks, kasutades positiivse elektroodina HQ-FeHCF, negatiivse elektroodina NaTi2(PO4)3 ja elektrolüüdina NaClO4-H2O-polüetüleenglükooli (PEG), pandi kokku naatriumioon-täispatarei.
HQ-FeHCF ja LQ-FeHCF valmistamine
Toatemperatuuril lisati 50 ml vesinikkloriidhappe vesilahusele pH =0,8 juures 4 g polüvinüülpürrolidoon K-30 (PVP) ja 0,126 g naatriumferrotsüaniidi dekahüdraati, segati 1 tund ja lahus muutus pärast täielikku lahustumist kollaseks. Seejärel asetati ühtlaselt segatud lahus 12 tunniks 80 kraadisesse ahju. Toatemperatuurini jahutatud lahust tsentrifuugiti sademe saamiseks ja pesti deioniseeritud veega. Pärast 4-kordset kordamist saadi HQ-FeHCF proov kuivatamisel ahjus 80 kraadi juures 8 tundi.
Lisage 2,7 g raud(III)kloriidheksahüdraati ja 3,6 g naatriumferrotsüaniiddekahüdraati vastavalt 100 ml deioniseeritud vette. Segage 60 kraadi juures, kuni kaks lahust on täielikult lahustunud. Seejärel lisati naatriumferrotsüaniidi dekahüdraadi soolalahusele raud(III)kloriidi heksahüdraadi soolalahus, et tekitada suur kogus tumesinist sadet. Pärast 1-tunnist inkubeerimist 60 kraadi juures tsentrifuugiti lahust sademe saamiseks, mida pesti neli korda deioniseeritud veega ja seejärel kuivatati ahjus 80 kraadi juures 8 tundi, et saada LQ-FeHCF proov.
Valmistatud elektroodide materjalid segati vastavalt suhtele m (aktiivaine): m (atsetüleenmust): m (polüvinülideenfluoriid (PVDF)){{0}}:15:10. Lisage sobiv kogus N-metüülpürrolidooni (NMP) ja segage 8 tundi ning seejärel jaotage ühtlaselt segatud suspensioon ringikujulisele titaanvõrgule, mille läbimõõt on umbes 1,3 cm. Kuivatage seda 80 kraadises ahjus 12 tundi ja seejärel suruge tabletipressiga 10 MPa rõhu all õhukeseks leheks, et saada töötav elektrood. Kolmeelektroodiline süsteem koostati, kasutades vastuelektroodina plaatinatraati ja võrdluselektroodina hõbekloriidi. Testiti HQ-FeHCF laadimis-tühjenemise platvormi, kiiruse jõudlust ja tsükli stabiilsust. Positiivse elektroodina kasutati HQ-FeHCF elektroodi lehte läbimõõduga 1,3 cm (aktiivse materjali laadimine 1,14 mg). Negatiivse elektroodina kasutati NaTi2(PO4)3 elektroodi lehte (aktiivse materjali sisaldus oli 2,73 mg). Püsivoolu laadimis-tühjenemise jõudluse testimiseks moodustati täisaku ja akusüsteemi püsivoolu laadimis-tühjenemise pingevahemik oli 0–2 V. Elektroodi tühjenemisvõimsus ja aku energiatihedus arvutatakse ainult aktiivmaterjali massi põhjal. Elektrolüüdis kasutatakse NaClO4 pluss H2O pluss polüetüleenglükooli (PEG) süsteemi.
Lisateavet naatriumioonakude materjalide kohta leiate aadressiltTOB UUS ENERGIA.
