Получение высококачественных нанокубов Fe4[Fe(CN)6]3: в качестве катодного материала для натрий-ионной батареи на водной основе
ВАН Ву-Лянь. Высококачественные нанокубы Fe4[Fe(CN)6]3: синтез и электрохимические характеристики в качестве катодного материала для натрий-ионной батареи на водной основе. Журнал неорганических материалов [J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Высококачественные нанокубы Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) были синтезированы простым гидротермальным методом. Охарактеризованы его структура, морфология и обводненность. Fe4[Fe(CN)6]3 имеет правильную кубическую форму с одинаковым размером ок. 500 нм, что относится к гранецентрированной кубической фазе. Fe4[Fe(CN)6]3 показывает разрядную емкость 124, 118, 105, 94, 83, 74 и 64 мА·ч·г -1 при скоростях 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C и 40C соответственно в водном тройном электролите NaClO4-H2O-полиэтиленгликоль. Его емкость сохраняется на уровне 100 процентов после 500 циклов зарядки/разрядки при температуре 5°C. Была изготовлена полная батарея с Fe4[Fe(CN)6]3 в качестве катода и NaTi2(PO4)3 в качестве анода, обеспечивающая удельную плотность энергии 126 Втч·кг -1 (в расчете на активные электродные материалы) при выходном напряжении 1,9 В. Кроме того, 92 % начальной разрядной емкости сохраняется после 140 циклов заряда/разряда при температуре 5°C, а кулоновская эффективность близка к 100 %. .
Подготовка электродных материалов
Используя Na4Fe(CN)6 в качестве единственного источника железа, простым гидротермальным методом были синтезированы высококачественные наноматериалы Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF). Кроме того, для сравнения традиционными методами были синтезированы низкокачественные наноматериалы Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) и изучены структура, морфология и электрохимические свойства HQ-FeHCF и LQ-FeHCF. Наконец, используя HQ-FeHCF в качестве положительного электрода, NaTi2(PO4)3 в качестве отрицательного электрода и NaClO4-H2O-полиэтиленгликоль (ПЭГ) в качестве электролита, была собрана полная батарея на водной основе с ионами натрия.
Препараты HQ-FeHCF и LQ-FeHCF
При комнатной температуре 4 г поливинилпирролидона К-30 (ПВП) и 0.126 г декагидрата ферроцианида натрия добавляли к 50 мл водной соляной кислоты при рН=0.8, перемешивали в течение 1 ч, и раствор становился желтым после полного растворения. Затем равномерно перемешанный раствор помещали в печь при температуре 80 градусов на 12 часов. Охлажденный до комнатной температуры раствор центрифугировали с получением осадка и промывали деионизированной водой. После 4-кратного повторения образец HQ-FeHCF был получен сушкой в печи при 80 градусах в течение 8 часов.
Добавьте 2,7 г гексагидрата хлорида железа и 3,6 г декагидрата ферроцианида натрия в 100 мл деионизированной воды соответственно. Перемешивайте при 60 градусах, пока два раствора полностью не растворятся. Затем раствор соли гексагидрата хлорида железа добавляли к раствору декагидрата соли ферроцианида натрия с образованием большого количества темно-синего осадка. После инкубации при 60° в течение 1 ч раствор центрифугировали для получения осадка, который четыре раза промывали деионизированной водой, а затем сушили в сушильном шкафу при 80° в течение 8 ч для получения образца LQ-FeHCF.
Приготовленные электродные материалы смешивали в соответствии с соотношением м (активный материал): м (ацетиленовая чернь): м (поливинилиденфторид (ПВДФ)){{0}}:15:10. Добавляют соответствующее количество N-метилпирролидона (NMP) и перемешивают в течение 8 часов, а затем распределяют равномерно перемешанную суспензию на круглой титановой сетке диаметром около 1,3 см. Высушить в печи при 80° в течение 12 ч, а затем спрессовать в тонкий лист на таблеточном прессе под давлением 10 МПа, чтобы получился рабочий электрод. Была собрана трехэлектродная система с использованием платиновой проволоки в качестве противоэлектрода и хлорида серебра в качестве электрода сравнения. Платформа заряда-разряда, производительность и циклическая стабильность HQ-FeHCF были протестированы. Электродный лист HQ-FeHCF диаметром 1,3 см использовали в качестве положительного электрода (загрузка активного материала 1,14 мг). В качестве отрицательного электрода использовали электродную пластину NaTi2(PO4)3 (загрузка активного материала 2,73 мг). Полная батарея была сформирована для тестирования характеристик заряда-разряда при постоянном токе, а диапазон напряжения заряда-разряда при постоянном токе аккумуляторной системы составлял 0–2 В. Разрядная емкость электрода и плотность энергии батареи рассчитываются только на основе массы активного материала. В электролите используется система NaClO4 плюс H2O плюс полиэтиленгликоль (ПЭГ).
Узнайте больше о материалах для натрий-ионных аккумуляторов отНОВАЯ ЭНЕРГИЯ.
