Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями
The improvement of the electrochemical characteristics of lithium-manganese spinel LiMn2O4 is one of the most important tasks for researchers in the field of lithium-ion batteries. Graphene materials can have a positive effect on the functional characteristics of LiMn2O4-based composite electrodes d...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/771 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869291966709104640 |
|---|---|
| author | Шматок, Ю.В. Глоба, Н.I. Сірош, В.A. Кириллов, С.О. |
| author_facet | Шматок, Ю.В. Глоба, Н.I. Сірош, В.A. Кириллов, С.О. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Шматок, Ю.В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-25T09:24:48Z |
| description | The improvement of the electrochemical characteristics of lithium-manganese spinel LiMn2O4 is one of the most important tasks for researchers in the field of lithium-ion batteries. Graphene materials can have a positive effect on the functional characteristics of LiMn2O4-based composite electrodes due to their unique properties. Therefore, the composite electrodes based on spinel LiMn2O4 with commercial samples of graphene nanoplatelets were investigated. Structural, morphological and surface characteristics of LiMn2O4 and graphene samples studied using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption–desorption methods. Electrochemical test of the composite electrodes was performed in CR2016 coin cells with lithium metal anode. It is shown that the nature of LiMn2O4 is the main factor that determines electrochemical behavior of composite electrodes in terms of their cycling stability and rate capability. At the same time, the influence of graphene type within one spinel is relatively small, but the presence of graphene is important to ensure the required level of conductivity of the electrode structure. Despite the lower initial specific capacity, the composites with LiMn2O4 sample synthesized by a citric acid-aided route demonstrate better cycling stability and higher maximum discharge currents up to 40 C compared to composites based on LiMn2O4 synthesized by a solid-state method. The electrochemical characteristics obtained are in good agreement with the results of electrochemical impedance spectroscopy. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2023.15.185 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:38Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-771 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:46:01Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7712024-03-25T09:24:48Z High-performance LiMn2O4/graphene composite for lithium-ion batteries Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями Шматок, Ю.В. Глоба, Н.I. Сірош, В.A. Кириллов, С.О. lithium-manganese spinel graphene nanoplatelets composite electrode charge transfer cyclability rate capability exchange current літій-манганова шпінель графен композитний електрод перенесення заряду циклувальна здатність швидкісні характеристики струм обміну The improvement of the electrochemical characteristics of lithium-manganese spinel LiMn2O4 is one of the most important tasks for researchers in the field of lithium-ion batteries. Graphene materials can have a positive effect on the functional characteristics of LiMn2O4-based composite electrodes due to their unique properties. Therefore, the composite electrodes based on spinel LiMn2O4 with commercial samples of graphene nanoplatelets were investigated. Structural, morphological and surface characteristics of LiMn2O4 and graphene samples studied using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption–desorption methods. Electrochemical test of the composite electrodes was performed in CR2016 coin cells with lithium metal anode. It is shown that the nature of LiMn2O4 is the main factor that determines electrochemical behavior of composite electrodes in terms of their cycling stability and rate capability. At the same time, the influence of graphene type within one spinel is relatively small, but the presence of graphene is important to ensure the required level of conductivity of the electrode structure. Despite the lower initial specific capacity, the composites with LiMn2O4 sample synthesized by a citric acid-aided route demonstrate better cycling stability and higher maximum discharge currents up to 40 C compared to composites based on LiMn2O4 synthesized by a solid-state method. The electrochemical characteristics obtained are in good agreement with the results of electrochemical impedance spectroscopy. Покращення електрохімічних характеристик літій-манганової шпінелі LiMn2O4 є одним із найважливіших завдань для дослідників у галузі літій-іонних акумуляторів. Графенові матеріали можуть позитивно впливати на функціональні характеристики композитних електродів на основі LiMn2O4 завдяки своїм унікальним властивостям. Тому нами були досліджені композитні електроди на основі шпінелі LiMn2O4 з комерційними зразками графенів. Методами рентгенофазового аналізу, скануючої електронної мікроскопії та адсорбції–десорбції азоту досліджено структурні, морфологічні та поверхневі характеристики зразків LiMn2O4 та графену. Електрохімічні випробування композитних електродів проводили в дискових елементах CR2016 з металевим літієвим анодом. Показано, що природа LiMn2O4 є основним фактором, який визначає електрохімічну поведінку композитних електродів з точки зору їх стабільності при циклуванні та швидкісних характеристик. При цьому вплив типу графену в межах однієї шпінелі відносно невеликий, але його наявність важлива для забезпечення необхідного рівня провідності електродної структури. Незважаючи на нижчу початкову питому ємність, композити зі шпінеллю LiMn2O4, синтезованою за допомогою цитратного методу синтезу, демонструють кращу циклічну стабільність і більш високі струми розряду до 40 С порівняно з композитами на основі LiMn2O4, синтезованої твердофазним  методом. Отримані електрохімічні характеристики добре узгоджуються з результатами електрохімічної імпедансної спектроскопії. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-12-03 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/771 10.15407/Surface.2023.15.185 Surface; No. 15(30) (2023): Surface; 185-199 Поверхность; № 15(30) (2023): Поверхня; 185-199 Поверхня; № 15(30) (2023): Поверхня; 185-199 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2023.15 en https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/771/765 Авторське право (c) 2023 Ю.В. Шматок, Н.I. Глоба, В.A. Сірош, С.О. Кириллов |
| spellingShingle | літій-манганова шпінель графен композитний електрод перенесення заряду циклувальна здатність швидкісні характеристики струм обміну Шматок, Ю.В. Глоба, Н.I. Сірош, В.A. Кириллов, С.О. Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title | Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title_alt | High-performance LiMn2O4/graphene composite for lithium-ion batteries |
| title_full | Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title_fullStr | Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title_full_unstemmed | Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title_short | Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| title_sort | композити limn2o4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями |
| topic | літій-манганова шпінель графен композитний електрод перенесення заряду циклувальна здатність швидкісні характеристики струм обміну |
| topic_facet | lithium-manganese spinel graphene nanoplatelets composite electrode charge transfer cyclability rate capability exchange current літій-манганова шпінель графен композитний електрод перенесення заряду циклувальна здатність швидкісні характеристики струм обміну |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/771 |
| work_keys_str_mv | AT šmatokûv highperformancelimn2o4graphenecompositeforlithiumionbatteries AT globani highperformancelimn2o4graphenecompositeforlithiumionbatteries AT sírošva highperformancelimn2o4graphenecompositeforlithiumionbatteries AT kirillovso highperformancelimn2o4graphenecompositeforlithiumionbatteries AT šmatokûv kompozitilimn2o4grafendlâlítíjíonnihakumulâtorívzvisokimielektrohímíčnimivlastivostâmi AT globani kompozitilimn2o4grafendlâlítíjíonnihakumulâtorívzvisokimielektrohímíčnimivlastivostâmi AT sírošva kompozitilimn2o4grafendlâlítíjíonnihakumulâtorívzvisokimielektrohímíčnimivlastivostâmi AT kirillovso kompozitilimn2o4grafendlâlítíjíonnihakumulâtorívzvisokimielektrohímíčnimivlastivostâmi |