Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей
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 dra...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/447 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543894435528704 |
|---|---|
| author | Malovanyy, S. M. Panov, E. V. Genkina, E. A. Galaguz, V. A. Glushchak, T. S. |
| author_facet | Malovanyy, S. M. Panov, E. V. Genkina, E. A. Galaguz, V. A. Glushchak, T. S. |
| author_sort | Malovanyy, S. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:14:22Z |
| description | 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. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:07Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-447 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:50Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4472022-06-29T10:14:22Z Synthesis and properties of nanoparticles based on С/Fe3O4, С/Fe3-xCrxO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – anode materials for lithium-ion batteries Синтез и свойства наночастиц на основе С/Fe3O4, С/Fe3-xCrxO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – материaла анодов для литий-ионных батарей Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей Malovanyy, S. M. Panov, E. V. Genkina, E. A. Galaguz, V. A. Glushchak, T. S. doped Fe3O4 anode electrochemical properties lithium-ion batteries допированный Fe3O4 анод электрохимические свойства литий-ионные батареи допований Fe3O4 анод електрохімічні властивості літій-іонні батареї 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. Композиты (С/Fe3O4, C/Fe3-xCrxO4, C/Li0.5Fe1.5CrO4) синтезированы модифицированным методом Печини. Допирование магнетита хромом и литием приводит к снижению потенциала заряда с ~1.8 В (С/Fe3O4) до 0.9 В (С/LiFeCrO4). Уменьшение размера зерна анодного материала до 10–30 нм и присутствие на поверхности зерна проводящего углерода улучшает кинетику процессов заряд/разряда, для лучшего материала (С/LiFeCrO4) позволяет получить обратимую ёмкость в первом цикле ~800 мАчас/г при токе С/10. Композити (С/Fe3O4, C/Fe3-xCrxO4, C/Li0.5Fe1.5CrO4) синтезовані модифікованим методом Печіні. Допування магнетиту хромом і літієм приводить до зниження потенціалу заряду з ~1.8 В (С/Fe3O4) до 0.9 В (С/Li0.5Fe1.5CrO4). Зменшення розміру зерна анодного матеріалу до 10–30 нм і присутність на поверхні зерна провідного вуглецю покращує кінетику процесів заряд/разряду, для кращого матеріалу (С/Li0.5Fe1.5CrO4) дозволяє отримати зворотню ємність у першому циклі ~800 мАчас/г при струмі С/10. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2017-11-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/447 10.15407/hftp08.04.448 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 8 No. 4 (2017): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 448-454 Химия, физика и технология поверхности; Том 8 № 4 (2017): Химия, физика и технология поверхности; 448-454 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 8 № 4 (2017): Хімія, фізика та технологія поверхні; 448-454 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp08.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/447/449 Copyright (c) 2017 S. M. Malovanyy, E. V. Panov, E. A. Genkina, V. A. Galaguz, T. S. Glushchak |
| spellingShingle | допований Fe3O4 анод електрохімічні властивості літій-іонні батареї Malovanyy, S. M. Panov, E. V. Genkina, E. A. Galaguz, V. A. Glushchak, T. S. Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title | Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title_alt | Synthesis and properties of nanoparticles based on С/Fe3O4, С/Fe3-xCrxO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – anode materials for lithium-ion batteries Синтез и свойства наночастиц на основе С/Fe3O4, С/Fe3-xCrxO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – материaла анодов для литий-ионных батарей |
| title_full | Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title_fullStr | Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title_full_unstemmed | Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title_short | Синтез та властивості наночасток на основі С/Fe3O4, С/Fe3-XCrXO4, С/Li0.5Fe1.5CrO4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| title_sort | синтез та властивості наночасток на основі с/fe3o4, с/fe3-xcrxo4, с/li0.5fe1.5cro4 – матеріалу анодів для літій-іонних батарей |
| topic | допований Fe3O4 анод електрохімічні властивості літій-іонні батареї |
| topic_facet | doped Fe3O4 anode electrochemical properties lithium-ion batteries допированный Fe3O4 анод электрохимические свойства литий-ионные батареи допований Fe3O4 анод електрохімічні властивості літій-іонні батареї |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/447 |
| work_keys_str_mv | AT malovanyysm synthesisandpropertiesofnanoparticlesbasedonsfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4anodematerialsforlithiumionbatteries AT panovev synthesisandpropertiesofnanoparticlesbasedonsfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4anodematerialsforlithiumionbatteries AT genkinaea synthesisandpropertiesofnanoparticlesbasedonsfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4anodematerialsforlithiumionbatteries AT galaguzva synthesisandpropertiesofnanoparticlesbasedonsfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4anodematerialsforlithiumionbatteries AT glushchakts synthesisandpropertiesofnanoparticlesbasedonsfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4anodematerialsforlithiumionbatteries AT malovanyysm sintezisvojstvananočasticnaosnovesfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materialaanodovdlâlitijionnyhbatarej AT panovev sintezisvojstvananočasticnaosnovesfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materialaanodovdlâlitijionnyhbatarej AT genkinaea sintezisvojstvananočasticnaosnovesfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materialaanodovdlâlitijionnyhbatarej AT galaguzva sintezisvojstvananočasticnaosnovesfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materialaanodovdlâlitijionnyhbatarej AT glushchakts sintezisvojstvananočasticnaosnovesfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materialaanodovdlâlitijionnyhbatarej AT malovanyysm sinteztavlastivostínanočastoknaosnovísfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materíaluanodívdlâlítíjíonnihbatarej AT panovev sinteztavlastivostínanočastoknaosnovísfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materíaluanodívdlâlítíjíonnihbatarej AT genkinaea sinteztavlastivostínanočastoknaosnovísfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materíaluanodívdlâlítíjíonnihbatarej AT galaguzva sinteztavlastivostínanočastoknaosnovísfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materíaluanodívdlâlítíjíonnihbatarej AT glushchakts sinteztavlastivostínanočastoknaosnovísfe3o4sfe3xcrxo4sli05fe15cro4materíaluanodívdlâlítíjíonnihbatarej |