Науковий вісник НГУ

Механохімічний синтез добавок для катодного матеріалу літій-іонних тягових акумуляторних батарей

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Електротехнічні комплекси та системи

Останнє оновлення: 09 січня 2019

Опубліковано: 27 грудня 2018

Перегляди: 3188

Authors:

О. Ю. Свєткіна, Доктор технічних наук, доцент, orcid.org/0000-0003-0857-8037, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. В. Проців, Доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0002-2269-4993, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. О. Богданов, Кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0003-4790-2338, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

K. M. Бас, Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof., orcid.org/0000-0003-2918-3501, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Національний транспортний університет, м. Київ, Україна, е‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Мета. Вивчення впливу механоактивації на систему TiO₂–SiO₂–Al₂O₃ (у вигляді мінералів) з метою їх застосування як добавок катодного матеріалу.

Методика. Механохімічну активацію (МА) матеріалів проводять у вертикальній вібраційній дільниці (МВВ). Середній розмір подріблених часток визначали за даними, отриманими на лазерному аналізаторі SK LAZER MICRON SIZER PRO-700 (Японія). Утворення активованого стану щільно пов’язане з енергетичними характеристиками матеріалу. У зв’язку з цим був використаний універсальний спосіб дослідження енергетичних характеристик матеріалів шляхом потенціометричних вимірювань у суспензіях з індеферентним електродом. Дифрактограми „in situ“ отримували на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-2 („Буревестник“, Росія). Фазовий аналіз матеріалів визначали на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3: випромінювання Fe Kα, висока напруга 35 еВ, анодний струм 20 мА. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються при отриманні ГГ (газових гідратів) метану, вивчаються за допомогою методів диференціального термічного аналізу (ДТА) та рентгенофлюоресцентного аналізу (РФА). Склад газоподібних продуктів був досліджений методом газоадсорбційної хроматографії на хроматографі „ЛХМ-2000-ТМ“ („Электра“, Росія).

Результати. Вивчені фізико-хімічні властивості систем на основі TiO₂–SiO₂–Al₂O₃–ПЭу вигляді мінералів після механохімічної активації. Встановлено, що добавки після активації у МВВ підвищують електронну провідність за рахунок утворення у процесі активації твердих розчинів, з одного боку, а з іншого – за рахунок зміни кристалохімічного складу. Показано, що активовані мінерали підвищують електронну провідність до 10^-2 Ом^-1см^-1.

Наукова новизна. Полягає в тому, що при віброударній активації відбувається зміна електропровідності мінералів (зокрема, рутил і окислених кварцитів), пов’язана з утворенням твердих розчинів або хімічних сполук у результаті механохімічної активації.

Практична значимість. Розроблений спосіб підвищення активності добавок для катодних матеріалів літій-іонних акумуляторів, за яким відбувається підвищення електронної провідності.

References.

1. Glebov, V. V., Klimov, V. F. and Volosnikov, S. A., 2017. Assessment of the Possibility to Use Hybrid Electromechanical Transmission in Combat Tracked Platforms. Mechanics, Materials Science & Engineering, 8, pp. 99‒105.

2. Protsiv, V. V. and Monya, A. G., 2003. Experimental determination of characteristics of clutch of mine locomotive under the braking conditions. Metallurgicheskaya i Gornorudnaya Promyshlennost [online], 2, pp. 95‒97. Available at: <https://www.researchgate.net/publication/293546988_Experimental_determination_ocharacteristics_of_clutch_of_mine_locomotive_under_the_braking_conditions> [Accessed 20 January 2017].

3.  Ziborov, K.,  Bas, K., Kravets, V.,  Fedoriachenko, D.,  Krivda, V.,  Fedoriachenko, S.  and Kornilenko, K., 2016. Mathematical Models of Hybrid Vehicle Powertrain Performance. Mechanics, Materials Science & Engineering Journal, 7, pp. 153–164.

4. Franchuk, V. P., Ziborov, К. А., Fedoriachenko, S. A. and Krivda, V. V., 2017. On wheel rolling allong the rail regime with longitudinal load. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 3, pp. 75–80.

5. Sudakov, А. К., Khomenko, О. Ye., Isakova, M. L. and Sudakova, D. A., 2016. Concept of numerical experiment of isolation of absorptive horizons by thermoplastic materials. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5(155), pp. 12–16.

6. Ziborov, K. A., Protsiv, V. V., Blokhin, S. Ye. and Fedoriachenko, S. O., 2014. Applicability of computer simulation while designing mechanical systems of mining rolling stock. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, pp. 55‒59.

7. Kyrychenko, Y., Samusia, V., Kyrychenko, V. and Goman, O., 2012. Experimental investigation of aeroelastic and hydroelastic instability parameters of a marine pipeline. Geomechanical Processes During Underground Mining – Proceedings of the School of Underground Mining [online], pp. 163–167. Available at: <http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/b13157-28> [Accessed 1 May 2017].

8. Taran, I. and Klymenko, I., 2017. Analysis of hydrostatic mechanical transmission efficiency in the process of wheeled vehicle braking. Transport Problems, 12 (Special Edition), pp. 45‒56. DOI: 10.20858/tp. 12. se. 4.

9. Blomgren, G., 2017. The Development and Future of Lithium Ion Batteries.J. Electrochem. Soc. [pdf],164, pp. A5019‒A5025. Available at: <http://jes.ecsdl.org/content/164/1/A5019.full.pdf> [Accessed 30 October 2017].

10. Safronov, D. V., Novikova, S. A., Skundin, A. M. and  Yaroslavtsev, A. B., 2012. Lithium intercalation and deintercalation processes in Li₄Ti₅O₁₂ and LiFePO₄.  Neorganicheskie Materialy, 48(1), pp. 63–68. DOI: 10.1134/S0020168512010141.

11. Fedotov, S., Khasanova, N. R., Samarin, A. Sh.,  Drozh­zhin, O. A., Batuk, D., Karakulina, O. M.,  Ha­der­mann, J., Abakumov, A. M. and Antipov, E. V., 2016. AVPO₄F (A Li, K): A 4 V Cathode Material for High-Power Rechargeable Batteries. Chem. Mater., 28(2), pp. 411–415. DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b04065.

12. Berbenni, V., Milanese, C., Bruni, G., Marini, A. and Naturforsch, Z., 2010. Mechano-thermally Activated Solid-state Synthesis of Li₄Ti₅O₁₂ Spinel from Li₂CO₃–TiO₂ Mixtures. A Journal of Chemical Sciences, 65(1), pp. 23‒26. DOI: 10.1515/znb-2010-0105.

13. Kulova, T. L., 2013. New electrode materials for lithium-ion batteries (Review). Russian Journal of Electrochemistry, 49(1), pp. 1‒25. DOI: 10.7868/S0424857013010118.

14. Kosova, N. V., Rezepova, D., Petrov, S. and Slobodyuk, A., 2017. Electrochemical and chemical Na^/Li^ion exchange in Na-based cathode materials: Na_1.and.22P₂O₇ and Na₃V₂(PO₄)₂F₃. Journal of the Electrochemical Society, (164), pp. A6192‒A6200. DOI: 10.1149 /2.0301701jes.

15. Yan, L., Rui, X., Chen, G., Xu, W., Zou, G. and Luo, H., 2016. Recent advances in nanostructured Nb-based oxides for electrochemical energy storage.  Nanoscale, 8(16), pp. 8443‒8465. DOI:10.1039/c6nr01340f.

16. Sloovere, D., Marchal, W., Ulu, F., Vranken, T., Verheijen, M., Van Bael, M. K. and Hardy, A., 2017. Combustion synthesis as a low temperature route to Li₄Ti₅O₁₂ based powders for lithium ion battery anodes. RSC Adv., 7, pp. 18745–18754. DOI: 10.1039/C7RA02503C.

17. Yegorov, A., Putsylov, I., Smirnov, S. and Fateiev, S., 2016. Effect of mechanical activation on electrode characteristics on the basis of fluorated carbon nanotubes. Journal of Applied Chemistry, 89(3), pp. 400‒403.

18. Vaganova, E. S., Davydova, O. A., Buzaeva, M. V., Klimov, E. S., Frolov, I. V., Sergeev, V. A., Fomin, A. N. and Svetukhin, V. V., 2016. Hange of Surface of Polymeric Composites, Reinforced by Carbon Nanotubes. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry, 8(3), pp. 35–41. DOI: 10.14529/chem160305.

19. Pikul, J. H., Zhang, H. G., Cho, J., Braun, P. V. and King,  W. P., 2013. High-power lithium ion microbatteries from interdigitated three-dimensional bicontinuous nanoporous electrodes. Nature Communications, 4(1732), pp. 1–5. DOI: 10.1038/ncomms2747.

20. Mustyatsa, O. and Katerinko, I., 2012. Electric conductance and ratios of contributions in conductivity of sulfide and telurid of lithium in liquid and crystal conditions. Visnyk NTU (Natsionalnoho Transportnoho Universytetu) [pdf], 26, pp. 595‒600. Available at: <http://publications.ntu.edu.ua/visnyk/26_2_2013/595-600.pdf> [Accessed 11 September 2017].

21. Franchuk, V., Antsyferov, O. and Duganets, V., 2016. The drive force in the vertical vibratory mill. Heotekhnichna mekhanika, 131, pp. 100–107.

22. Svetkina, O., 2012. Monitoring of quality of mineral by method of conductivity. School of Underground Mining, pp. 141–147. DOI: 10.1201/b13157-35.

 повний текст / full article