Aukštos kokybės Fe4[Fe(CN)6]3 nanokubelių paruošimas: kaip katodo medžiaga vandeniniam natrio jonų akumuliatoriui
WANG Wu-Lian. Aukštos kokybės Fe4[Fe(CN)6]3 nanokubai: sintezė ir elektrocheminis efektyvumas kaip vandeninio natrio jonų akumuliatoriaus katodo medžiaga. Neorganinių medžiagų žurnalas[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Aukštos kokybės Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) nanokubeliai buvo susintetinti paprastu hidroterminiu metodu. Apibūdinama jo struktūra, morfologija ir vandens kiekis. Fe4[Fe(CN)6]3 yra taisyklingos kubinės formos, vienodo dydžio apytiksliai. 500 nm, kuri priklauso į veidą orientuotai kubinei fazei. Fe4[Fe(CN)6]3 rodo 124, 118, 105, 94, 83, 74 ir 64 mAh·g -1 iškrovos pajėgumus esant 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C ir 40C, atitinkamai, Na2H20C ir Na2H20C lietilenglikolis. Jo talpa išlieka 100 procentų po 500 įkrovimo / iškrovimo ciklų esant 5C greičiui. Pagaminta pilna baterija su Fe4[Fe(CN)6]3 kaip katodu ir NaTi2(PO4)3 kaip anodu, kurios savitasis energijos tankis yra 126 Wh·kg -1 (remiantis aktyviųjų elektrodų medžiagomis), o išėjimo įtampa yra 1,9 V. Be to, 92 procentai savo pradinio iškrovimo ciklų išlaiko 5 mb našumą ir po 1 gemb. yra beveik 100 procentų.
Elektrodų medžiagų paruošimas
Naudojant Na4Fe(CN)6 kaip vieną geležies šaltinį, paprastu hidroterminiu metodu buvo susintetintos aukštos kokybės Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanomedžiagos. Be to, tradiciniais palyginimo metodais buvo susintetintos žemos kokybės Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) nanomedžiagos, ištirta HQ-FeHCF ir LQ-FeHCF struktūra, morfologija ir elektrocheminės savybės. Galiausiai, naudojant HQ-FeHCF kaip teigiamą elektrodą, NaTi2(PO4)3 kaip neigiamą elektrodą ir NaClO4-H2O-polietilenglikolio (PEG) kaip elektrolitą, buvo surinkta pilna vandeninė natrio jonų baterija.
HQ-FeHCF ir LQ-FeHCF paruošimas
Kambario temperatūroje 4 g polivinilpirolidono K-30 (PVP) ir 0,126 g natrio ferocianido dekahidrato buvo įpilta į 50 ml vandeninės druskos rūgšties, kurios pH =0,8, maišoma 1 val., o visiškai ištirpęs tirpalas pasidarė geltonas. Tada tolygiai išmaišytas tirpalas dedamas į 80 laipsnių orkaitę 12 valandų. Iki kambario temperatūros atvėsintas tirpalas centrifuguojamas, kad susidarytų nuosėdos, ir perplautas dejonizuotu vandeniu. Pakartojus 4 kartus, HQ-FeHCF mėginys buvo gautas džiovinant orkaitėje 80 laipsnių temperatūroje 8 valandas.
Į 100 ml dejonizuoto vandens įpilkite atitinkamai 2,7 g geležies chlorido heksahidrato ir 3,6 g natrio ferocianido dekahidrato. Maišykite 60 laipsnių temperatūroje, kol abu tirpalai visiškai ištirps. Tada geležies chlorido heksahidrato druskos tirpalas buvo pridėtas prie natrio ferocianido dekahidrato druskos tirpalo, kad susidarytų daug tamsiai mėlynų nuosėdų. Po 1 valandos inkubacijos 60 laipsnių temperatūroje tirpalas centrifuguojamas, kad gautų nuosėdas, kurios keturis kartus plaunamos dejonizuotu vandeniu, o po to 8 valandas džiovinamos orkaitėje 80 laipsnių temperatūroje, kad gautų LQ-FeHCF mėginį.
Paruoštos elektrodų medžiagos buvo sumaišytos pagal santykį m (aktyvioji medžiaga): m (acetileno juoda): m (polivinilidenfluoridas (PVDF)){{0}}:15:10. Įpilkite atitinkamą N-metilpirolidono (NMP) kiekį ir maišykite 8 valandas, tada tolygiai išmaišytą suspensiją paskleiskite ant apskrito titano tinklelio, kurio skersmuo yra apie 1,3 cm. Džiovinkite orkaitėje 80 laipsnių temperatūroje 12 valandų, o tada suspauskite į ploną lakštą planšetiniu presu 10 MPa slėgiu, kad susidarytų darbinis elektrodas. Trijų elektrodų sistema buvo surinkta naudojant platinos vielą kaip priešinį elektrodą ir sidabro chloridą kaip atskaitos elektrodą. Buvo išbandyta HQ-FeHCF įkrovimo ir iškrovimo platforma, greičio našumas ir ciklo stabilumas. Kaip teigiamas elektrodas buvo naudojamas HQ-FeHCF elektrodo lapas, kurio skersmuo yra 1, 3 cm (1, 14 mg aktyvios medžiagos). NaTi2(PO4)3 elektrodo lakštas buvo naudojamas kaip neigiamas elektrodas (aktyviosios medžiagos įkrova buvo 2,73 mg). Nuolatinės srovės įkrovimo-iškrovimo veikimo testavimui buvo suformuotas pilnas akumuliatorius, o akumuliatoriaus sistemos nuolatinės srovės įkrovimo-iškrovimo įtampos diapazonas buvo 0–2 V. Elektrodo iškrovimo galia ir akumuliatoriaus energijos tankis skaičiuojami tik pagal aktyviosios medžiagos masę. Elektrolitui naudojama NaClO4 plius H2O ir polietilenglikolio (PEG) sistema.
Sužinokite daugiau apie natrio jonų akumuliatorių medžiagas išTOB NAUJA ENERGIJA.
