Visokokvalitetna priprema nanokocka Fe4[Fe(CN)6]3: kao katodni materijal za vodenu natrijum-jonsku bateriju
WANG Wu-Lian. Visokokvalitetne nanokocke Fe4[Fe(CN)6]3: sinteza i elektrohemijske performanse kao katodni materijal za vodenu natrijum-jonsku bateriju. Časopis za neorganske materijale [J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Visokokvalitetne nanokocke Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) sintetizirane su jednostavnom hidrotermalnom metodom. Karakterizirana je njegova struktura, morfologija i sadržaj vode. Fe4[Fe(CN)6]3 ima pravilan kubni oblik sa ujednačenom veličinom od ca. 500 nm, koji pripada kubičnoj fazi centriranoj na lice. Fe4[Fe(CN)6]3 pokazuje kapacitet pražnjenja od 124, 118, 105, 94, 83, 74 i 64 mAh·g -1 pri 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C i 40C, na 2°C, odnosno 20°C, respektivno. H2O-polietilen glikol. Njegovo zadržavanje kapaciteta ostaje 100 posto nakon 500 ciklusa punjenja/pražnjenja pri brzini od 5C. Proizvedena je puna baterija sa Fe4[Fe(CN)6]3 kao katodom i NaTi2(PO4)3 kao anodom, koja isporučuje specifičnu gustinu energije od 126 Wh·kg -1 (zasnovano na materijalima aktivne elektrode) sa izlaznim naponom od 1,9 V. Nadalje, 92 posto svog početnog kapaciteta punjenja/pražnjenja zadržava 92 posto svog početnog ciklusa od 0 pražnjenja. a njegova kulonska efikasnost je blizu 100 posto.
Priprema materijala za elektrode
Koristeći Na4Fe(CN)6 kao jedan izvor gvožđa, visokokvalitetni Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanomaterijali su sintetizovani jednostavnom hidrotermalnom metodom. Osim toga, tradicionalnim metodama za poređenje sintetizirani su nanomaterijali niske kvalitete Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF), a proučavana je struktura, morfologija i elektrohemijska svojstva HQ-FeHCF i LQ-FeHCF. Konačno, koristeći HQ-FeHCF kao pozitivnu elektrodu, NaTi2(PO4)3 kao negativnu elektrodu i NaClO4-H2O-polietilen glikol (PEG) kao elektrolit, sastavljena je puna baterija natrijum-jona u vodi.
Priprema HQ-FeHCF i LQ-FeHCF
Na sobnoj temperaturi, 4 g polivinilpirolidona K-30 (PVP) i 0.126 g natrijum ferocijanida dekahidrata dodato je u 50 mL vodenog rastvora hlorovodonične kiseline na pH=0.8, mešano 1 h i rastvor je požutio kada se potpuno rastvorio. Zatim je jednolično promešani rastvor stavljen u rernu na 80 stepeni na 12 h. Rastvor ohlađen na sobnu temperaturu centrifugiran je da bi se dobio precipitat i ispran dejoniziranom vodom. Nakon 4 ponavljanja, uzorak HQ-FeHCF je dobijen sušenjem u pećnici na 80 stepeni tokom 8 sati.
Dodajte 2,7 g željeznog hlorida heksahidrata i 3,6 g natrijum ferocijanida dekahidrata u 100 mL dejonizovane vode, respektivno. Mešajte na 60 stepeni dok se dva rastvora potpuno ne rastvore. Zatim je otopina soli željeznog klorida heksahidrata dodana otopini soli natrijum ferocijanida dekahidrata da bi se stvorila velika količina tamnoplavog taloga. Nakon inkubacije na 60 stepeni tokom 1 h, rastvor je centrifugiran da bi se dobio talog, koji je četiri puta ispran dejonizovanom vodom, a zatim sušen u pećnici na 80 stepeni tokom 8 sati da bi se dobio uzorak LQ-FeHCF.
Pripremljeni elektrodni materijali su pomiješani prema omjeru m (aktivni materijal): m (acetilen crna): m (poliviniliden fluorid (PVDF)){{0}}:15:10. Dodajte odgovarajuću količinu N-metilpirolidona (NMP) i miješajte 8 h, a zatim ravnomjerno izmiješanu suspenziju rasporedite na kružnu titanijsku mrežicu prečnika oko 1,3 cm. Sušite ga u rerni na 80 stepeni 12 h, a zatim ga utisnite u tanak list sa tablet presom pod pritiskom od 10 MPa kako biste napravili radnu elektrodu. Sastavljen je troelektrodni sistem korišćenjem platinske žice kao kontra elektrode i srebrnog hlorida kao referentne elektrode. Testirana je platforma punjenja-pražnjenja, performanse brzine i stabilnost ciklusa HQ-FeHCF. Kao pozitivna elektroda korišćena je HQ-FeHCF ploča elektrode prečnika 1,3 cm (punjenje aktivnog materijala 1,14 mg). Kao negativna elektroda korištena je NaTi2(PO4)3 elektrodna ploča (opterećenje aktivnog materijala je 2,73 mg). Puna baterija je formirana za testiranje performansi punjenja i pražnjenja konstantnom strujom, a opseg napona punjenja i pražnjenja konstantne struje u sistemu baterija je bio 0-2 V. Kapacitet pražnjenja elektroda i gustina energije baterije izračunavaju se samo na osnovu mase aktivnog materijala. Elektrolit koristi sistem NaClO4 plus H2O plus polietilen glikol (PEG).
Saznajte više o materijalima natrijum jonskih baterija izTOB NEW ENERGY.
