Титанат лития, допированный неодимом, как анодный материал для литий-ионных аккумуляторов

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Известно, что допированный титанат лития способен обратимо циклироваться в интервале потенциалов от 3 до 0.01 В, и эта способность зависит как от природы допанта, так и от уровня допирования. В настоящей работе исследованы образцы Li₄Ti₅O₁₂, допированные Nd в количестве от 0.5 до 2.0%. Показано, что при циклировании в расширенном интервале потенциалов наибольшую ёмкость демонстрируют образцы с уровнем допирования от 0.5 до 1.0%.

Авторы:

Корнев Павел Валентинович, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, 119071, г. Москва, Ленинский пр-т, 31, pas-kornev@rambler.ru

Кулова Татьяна Львовна, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, 119071, г. Москва, Ленинский пр-т, 31, tkulovat@mail.ru

Кузьмина Анна Александровна, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, 119071, г. Москва, Ленинский пр-т, 31, nyurka_92@mail.ru

Скундин Александр Мордухаевич, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, 119071, г. Москва, Ленинский пр-т, 31, askundin@mail.ru

Кошель Николай Дмитриевич, Украинский государственный химико-технологический университет, 049005, г. Днепропетровск, пр-т Гагарина, 8, kkknd@ua.fm

Климова Виктория Михайловна, АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Россия, 123098, г. Москва, ул. Рогова, д. 5а, viktoriya@rambler.ru

Ключевые слова:

литий-ионный аккумулятор, анод, титанат лития, неодим, допирование

Литература

1. Kulova T. L., Kreshchenova Y. M., Kuz’mina A. A., Skundin A. M., Stenina I. A., Yarslavtsev A. B. New high-capacity anode materials based on gallium-doped lithium titanate // Mend. Commun. 2016. Vol. 26. P. 238–239. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.05.005

2. Kulova T. L., Kuz’mina A. A., Skundin A., Stenina I. A., Yarslavtsev A. B. Electrochemical Behavior of Gallium-Doped Lithium Titanate in a Wide Range of Potentials // Int. J. Electrochem. Sci. 2017. Vol. 12. P. 3197–3211. https://doi.org/10.20964/2017.04.04

3. Корнев П. В., Кулова Т. Л., Кузьмина А. А., Тусеева Е. К., Скундин А. М., Климова В. М., Кошель Е. С. Титанат лития, допированный европием, как анодный материал для литий-ионных аккумуляторов // Журнал физической химии. 2022. Т. 96. С. 1–8. https://doi.org/10.31857/S0044453722020145

4. Yi T.-F., Xie Y., Wu Q., Liu H., Jiang L., Ye M., Zhu R. High rate cycling performance of lanthanum-modified Li₄Ti₅O₁₂ anode materialsfor lithium-ion batteries // J. Power Sources. 2012. Vol. 214. P. 220–226. https://doi.org/10.1016.j.jpowsour.2012.04.101

5. Иваненко В. И., Маслова М. В., Куншина Г. Б., Владимирова С. В., Агафонов Д. В. Легированный лантаном (III) наноструктурированный анодный материал на основе Li₄Ti₅O₁₂ для литий-ионных источников тока // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. Т. 56. С. 523–529. https://doi.org/10.31857/S0044185620040130

6. Gao J., Ying J., Jiang C., Wan C. Preparation and characterization of spherical La-doped Li₄Ti₅O₁₂ anode material for lithium ion batteries // Ionics. 2009. Vol. 15. P. 597–601. https://doi.org/10.1007/s11581-008-0306-0

7. Wang D., Zhang C., Zhang Y., Wang J., He D. Synthesis and electrochemical properties of La-doped Li₄Ti₅O₁₂as anode material for Li-ion battery // Ceram. Int. 2013. Vol. 39. P. 5145–5149. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.12.010

8. Yao L., Ning Z., Guo S., Guo Y., Sun Y., Rambo C. R., Yuan T., Huang Z., Zhang C., He D. On the sol-gel synthesis mechanism of nanostructured Li_3.95La_0.05Ti_4.95Ag_0.05O₁₂ with enhanced electrochemical performance forlithium ion battery // Ceram. Int. 2017. Vol. 43. P. 3393–3400. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.11.185

9. Gao J., Jiang C., Wan C. Synthesis and Characterization of Spherical La-Doped Nanocrystalline Li₄Ti₅O₁₂/C Compound for Lithium-IonBatteries // J. Electrochem. Soc. 2010. Vol. 157. P. K39–K42. https://doi.org/10.1149/1.3265458

10. Zhang L., Zhang X., Tian G., Zhang Q., Knapp M., Ehrenberg H., Chen G., Shen Z., Yang G., Gu L., Du F. Lithium lanthanum titanate perovskite as an anodefor lithium ion batteries // Nat. Comm. 2020. Vol. 11. Article number 3490. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17233-1

11. Wang Z., Yang W., Yang J., Zheng L., Sun K., Chen D., Sun L., Liu X. Tuning the crystal and electronic structure of Li₄Ti₅O₁₂ via Mg/La codoping for fast and stable lithium storage // Ceram. Int. 2020. Vol. 46. P. 12965–12974. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.066

12. Zhang Z., Xun R., Wang L., Meng Z. Construction of pseudocapacitive Li_2 − xLa_xZnTi₃O₈ anode for fast andsuper-stable lithium storage // Ceram. Int. 2021. Vol. 47. P. 662–669. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.174

13. Wei G., Rambo C. R., Guo Y., Ning Z., Guo S., Zhao M., Huang Z., Zhang C., He D. Graphene coated La³⁺/Sc³⁺ co-doped Li₄Ti₅O₁₂ anodes for enhanced Li-ion batteryperformance // Materials Letters. 2017. Vol. 193. P. 179–182. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.01.082

14. Sovizi M. R., Pourali S. M. Effect of Praseodymium Doping on Structuraland Electrochemical Performance of Lithium Titanate Oxide(Li₄Ti₅O₁₂) as New Anode Material for Lithium-Sulfur Batteries // Electron. Mater. 2018. Vol. 47. P. 6525–6531. https://doi.org/10.1007/s11664-018-6552-7

15. Zhang Q., Li X. High Rate Capability of Nd-Doped Li₄Ti₅O₁₂ as an Effective Anode Material for Lithium-Ion Battery // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. Vol. 8. P. 7816–7824.

Журнал:

2022. Т. 22, № 3,

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2022-22-3-129-138

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 73)