Vol. 56 (2020), Issue 3-4, p. 17-27

Ключевая роль поверхности раздела NiS-электрод/электролит в редокс-реакции с литием

Апостолова Р.Д., Шембель Е.М., Марковский Б., Орбах Д.

Abstract

УДК 544.643-621.157

Электрохимически синтезированные тонкослойные NiS-электроды исследовали в литий-перхлоратных электролитах с растворителем 1,3-диоксолан и смесью 1,3-диоксолан+тетрагидрофуран. В электролите 1,3-диоксолан 1 М LiClO₄ необратимая емкость была снижена на 20% относительно стартовой емкости, однако стабильность электрохимических характеристик NiS-электрода в редокс-реакции с литием при циклировании неудовлетворительная. Значительно лучшие результаты зарядно-разрядного циклирования NiS-электрода получены при апробации его в электролите 1,3-диоксолан, ТГФ, 1 М LiClO₄. Стабильная обратимая емкость достигает 400–450 мАч/г в течение 50–75 циклов.С привлечением методов электронной микроскопии и ИК спектров с Фурье-преобразованием установлена причина падения разрядной емкости NiS-электрода, связанная с формированием поверхностной пленки, которая снижает адгезию и когезию частиц NiS, приводя к потере механической прочности электрода.

Ключевые слова: литиевый аккумулятор, NiS-электрод, электрохимические характеристики, диоксолан/LiClO₄, диоксолан, тетрагидрофуран/LiClO₄, поверхностная пленка.

In a search of electrolytes promising for lithium batteries based on nickel sulfide electrodes, the electrochemically synthesized thin-layer NiS electrodes were studied in lithium perchlorate dissolved in 1,3-dioxolane or in a mixture of 1,3-dioxolane and tetrahydrofuran. In the electrolyte 1,3-dioxolane, 1 M LiClO₄, the irreversible capacity was reduced by 20% сompared to the starting capacity. However, the stability of the electrochemical characteristics of NiS electrodes in redox reactions with lithium is unsatisfactory. Significantly improved results of charge-discharge cycling of NiS electrodes were obtained in electrolyte solutions of 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, and 1 M LiClO₄ demonstrating a stable reversible capacity of 400–450 mAh/g during 50–75 cycles. Using the methods of electron microscopy and IR spectroscopy with Fourier transform, it was established that the reason for the discharge capacity fading of NiS electrodes was associated with the formation of a surface film, which reduces the adhesion and cohesion of NiS particles. This, in turn, leads to a loss in the mechanical strength of NiS electrodes.

Keywords: lithium batteries, NiS electrodes, electrochemical characteristics, dioxolane/LiClO₄, tetrahydrofuran/LiClO₄, surface films.

Download full-text PDF. 2375 downloads

Menu

Vol. 56 (2020), Issue 3-4, p. 17-27

Ключевая роль поверхности раздела NiS-электрод/электролит в редокс-реакции с литием

Abstract