Glucose-derived hard carbon electrode materials for sodium-ion batteries

Naatrium-ioon akusid (NIB) on potentsiaalne tuleviku tehnoloogia taastuvenergia salvestamiseks. Na on laialdaselt levinud ning odav tooraine, samas on NIB-d suhteliselt kõrge energiatihedusega. Hard carbon tüüpi süsinikmaterjale peetakse seni parimaks negatiivse elektroodi materjaliks, kuid nende Na salvestamise mehhanism ja struktuuri ning elektrokeemiliste omaduste omavahelised seosed on endiselt vaieldav. Tahke elektrolüüdi piirpind (SEI), mis moodustub elektrolüüdi reduktiivsel lagunemisel negatiivse elektroodi pinnale ei ole nii stabliilne, kui liitium-ioon akudes. Käesolevas töös kasutatud süsinikmaterjal sünteesiti glükoosist hüdrotermilise karboniseerimise teel. Na salvestusmehhanismi uuriti röntgen hajumise meetodiga, SEI koostist massispektromeetriaga. Elektrokeemilise impedantsspektroskoopia meetodi abil võrreldi Li-, Na- ja K-elektrolüütide käitumist uuritud elektroodi pinnal. Leiti, et Na kemosorbeerub tugevalt materjali ning, et esimeses laadimise faasis toimub grafeeni kihtides C−C sideme pikenemine, mis viitab Na interkaleerumisele. Na- ja K-elektrolüüdid moodustavad väiksemal määral SEI-d kui Li, ning Na puhul on SEI kiht anorgaanilisem kui Li puhul. Kõige kõrgemad mahutavused antud elektroodimaterjaliga saavutati 1 M NaPF6 EC:PC (1:1) elektrolüüdiga – 350 mAh g−1 (millest 175 mAh g−1 platooalas) voolul 50 mA g−1. Viimaks varieeriti glütsiini-leeksünteesimeetodi parameetreid Na3V2(PO4)3 elektroodimaterjali sünteesiks, mida uuriti poolelementides ning lõpuks ka täiselemendis koos glükoosist sünteesitud materjaliga.

Author

• Väli, Ronald

• elektrokeemia
• süsinikelektroodid
• süsinikmaterjalid
• akumulaatorid

Identifier

hdl:10062/64827

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/64827