Preparare de nanocuburi Fe4[Fe(CN)6]3 de înaltă calitate: ca material catodic pentru baterie apoasă cu ioni de sodiu
WANG Wu-Lian. Nanocuburi Fe4[Fe(CN)6]3 de înaltă calitate: sinteză și performanță electrochimică ca material catodic pentru baterie apoasă cu ioni de sodiu. Journal of Anorganic Materials[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Nanocuburi de înaltă calitate Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) au fost sintetizați printr-o metodă hidrotermală simplă. Se caracterizează structura, morfologia și conținutul de apă. Fe4[Fe(CN)6]3 prezintă o formă cubică regulată cu o dimensiune uniformă de cca. 500 nm, care aparține fazei cubice centrate pe față. Fe4[Fe(CN)6]3 prezintă capacități de descărcare de 124, 118, 105, 94, 83, 74 și 64 mAh·g -1 la 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C și 40C, respectiv o rată electroternică de H-2O}{20}internă Națională Polietilen glicol. Reținerea capacității sale rămâne 100% după 500 de cicluri de încărcare/descărcare la o rată de 5C. A fost fabricată bateria plină cu Fe4[Fe(CN)6]3 ca catod și NaTi2(PO4)3 ca anod, care furnizează o densitate de energie specifică de 126 Wh·kg -1 (pe baza materialelor electrodului activ) cu o tensiune de ieșire de 1,9 V. În plus, 92% din capacitatea sa inițială de descărcare a ciclului de încărcare și eficiența sa de 14°C își păstrează eficiența de încărcare a ciclului de 14°C. este aproape de 100 la sută.
Pregătirea materialelor pentru electrozi
Folosind Na4Fe(CN)6 ca o singură sursă de fier, nanomaterialele Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) de înaltă calitate au fost sintetizate printr-o metodă hidrotermală simplă. În plus, nanomaterialele Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) de calitate scăzută au fost sintetizate prin metode tradiționale pentru comparație și au fost studiate structura, morfologia și proprietățile electrochimice ale HQ-FeHCF și LQ-FeHCF. În cele din urmă, folosind HQ-FeHCF ca electrod pozitiv, NaTi2(PO4)3 ca electrod negativ și NaClO4-H2O-polietilen glicol (PEG) ca electrolit, a fost asamblată o baterie plină cu ioni de sodiu apos.
Prepararea HQ-FeHCF și LQ-FeHCF
La temperatura camerei, s-au adăugat 4 g de polivinilpirolidonă K-30 (PVP) și 0,126 g de ferocianură de sodiu decahidrat la 50 ml de acid clorhidric apos la pH=0,8, s-a agitat timp de 1 oră și soluția a devenit galbenă când s-a dizolvat complet. Apoi, soluția uniform agitată a fost introdusă într-un cuptor la 80 de grade timp de 12 ore. Soluţia răcită la temperatura camerei s-a centrifugat pentru a obţine un precipitat şi s-a spălat cu apă deionizată. După repetarea de 4 ori, proba HQ-FeHCF a fost obținută prin uscare într-un cuptor la 80 de grade timp de 8 ore.
Se adaugă 2,7 g de clorură ferică hexahidrat și, respectiv, 3,6 g de ferocianură de sodiu decahidrat în 100 ml de apă deionizată. Se amestecă la 60 de grade până când cele două soluții sunt complet dizolvate. Apoi, soluție de sare hexahidrat de clorură ferică a fost adăugată la soluția de sare decahidrat de ferocianură de sodiu pentru a genera o cantitate mare de precipitat albastru închis. După incubare la 60 de grade timp de 1 oră, soluția a fost centrifugată pentru a obține un precipitat, care a fost spălat cu apă deionizată de patru ori și apoi uscat într-un cuptor la 80 de grade timp de 8 ore pentru a obține proba LQ-FeHCF.
Materialele electrozilor preparate au fost amestecate în funcție de raportul de m (material activ): m (negru de acetilenă): m (fluorura de poliviniliden (PVDF)){{0}}:15:10. Se adaugă o cantitate adecvată de N-metilpirolidonă (NMP) și se agită timp de 8 ore, apoi se întinde suspensia agitată uniform pe o plasă circulară de titan cu un diametru de aproximativ 1,3 cm. Uscați-l într-un cuptor la 80 de grade timp de 12 ore, apoi apăsați-l într-o foaie subțire cu o presă de tablete sub o presiune de 10 MPa pentru a face un electrod de lucru. Un sistem cu trei electrozi a fost asamblat folosind sârmă de platină ca contraelectrod și clorură de argint ca electrod de referință. Au fost testate platforma de încărcare-descărcare, performanța ratei și stabilitatea ciclului HQ-FeHCF. Ca electrod pozitiv a fost utilizată o foaie de electrod HQ-FeHCF cu un diametru de 1,3 cm (încărcare de material activ de 1,14 mg). Foaia de electrod NaTi2(PO4)3 a fost utilizată ca electrod negativ (încărcarea materialului activ a fost de 2,73 mg). S-a format o baterie plină pentru testarea performanței de încărcare-descărcare cu curent constant, iar intervalul de tensiune de încărcare-descărcare cu curent constant al sistemului de baterii a fost 0–2 V. Capacitatea de descărcare a electrodului și densitatea energiei bateriei sunt calculate numai pe baza masei materialului activ. Electrolitul folosește NaClO4 plus H2O plus sistem de polietilen glicol (PEG).
Aflați mai multe despre materialele bateriilor cu ioni de sodiu de laTOB ENERGIE NOUĂ.
