Fe4[Fe(CN)6]3 Nanokuber av høy kvalitet: Som katodemateriale for vandig natriumionbatteri
WANG Wu-Lian. Fe4[Fe(CN)6]3 nanokuber av høy kvalitet: syntese og elektrokjemisk ytelse som katodemateriale for vandig natriumionbatteri. Journal of Inorganic Materials[J], 2019, 34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076
Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) nanokuber av høy kvalitet ble syntetisert ved en enkel hydrotermisk metode. Dens struktur, morfologi og vanninnhold er karakterisert. Fe4[Fe(CN)6]3 viser vanlig kubisk form med en jevn størrelse på ca. 500 nm, som tilhører den ansiktssentrerte kubiske fasen. Fe4[Fe(CN)6]3 viser utladningskapasiteter på 124, 118, 105, 94, 83, 74 og 64 mAh·g -1 ved 1C, 2C, 5C, 10C, 20C, 30C og 40C i hhv. Polyetylenglykol. Kapasitetsbevaringen forblir 100 prosent etter 500 lade-/utladingssykluser med en hastighet på 5C. Det fulle batteriet med Fe4[Fe(CN)6]3 som katode og NaTi2(PO4)3 som anode ble produsert, som leverer en spesifikk energitetthet på 126 Wh·kg -1 (basert på de aktive elektrodematerialene) med en spenningsutgang på 1,9 V. Videre beholder 92 prosent av dens opprinnelige utladingskapasitet ved en utladningshastighet på en Cb50, etter en utladingshastighet på 140. effektiviteten er nær 100 prosent.
Klargjøring av elektrodematerialer
Ved å bruke Na4Fe(CN)6 som en enkelt jernkilde, ble høykvalitets Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) nanomaterialer syntetisert ved en enkel hydrotermisk metode. I tillegg ble Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) nanomaterialer av lav kvalitet syntetisert ved tradisjonelle metoder for sammenligning, og strukturen, morfologien og de elektrokjemiske egenskapene til HQ-FeHCF og LQ-FeHCF ble studert. Til slutt, ved å bruke HQ-FeHCF som positiv elektrode, NaTi2(PO4)3 som negativ elektrode, og NaClO4-H2O-polyetylenglykol (PEG) som elektrolytt, ble et vandig natrium-ion fullt batteri satt sammen.
HQ-FeHCF og LQ-FeHCF preparat
Ved romtemperatur ble 4 g polyvinylpyrrolidon K-30 (PVP) og 0.126 g natriumferrocyaniddekahydrat tilsatt til 50 ml vandig saltsyre ved pH =0.8, omrørt i 1 time, og løsningen ble gul når den var fullstendig oppløst. Deretter ble den jevnt omrørte løsningen plassert i en ovn ved 80 grader i 12 timer. Løsningen avkjølt til romtemperatur ble sentrifugert for å oppnå et bunnfall og vasket med avionisert vann. Etter å ha gjentatt 4 ganger, ble HQ-FeHCF-prøven oppnådd ved å tørke i en ovn ved 80 grader i 8 timer.
Tilsett henholdsvis 2,7 g jernkloridheksahydrat og 3,6 g natriumferrocyaniddekahydrat i 100 ml avionisert vann. Rør ved 60 grader til de to løsningene er helt oppløst. Deretter ble jernklorid-heksahydratsaltløsning tilsatt til natriumferrocyanid-dekahydratsaltløsning for å generere en stor mengde mørkeblått bunnfall. Etter inkubering ved 60 grader i 1 time ble løsningen sentrifugert for å oppnå et bunnfall, som ble vasket med avionisert vann fire ganger, og deretter tørket i en ovn ved 80 grader i 8 timer for å oppnå LQ-FeHCF-prøven.
De preparerte elektrodematerialene ble blandet i henhold til forholdet m (aktivt materiale): m (acetylensort): m (polyvinylidenfluorid (PVDF)){{0}}:15:10. Tilsett en passende mengde N-metylpyrrolidon (NMP) og rør i 8 timer, og fordel deretter den jevnt omrørte oppslemmingen på et sirkulært titannett med en diameter på ca. 1,3 cm. Tørk den i en ovn på 80 grader i 12 timer, og trykk den deretter inn i et tynt ark med en tablettpress under et trykk på 10 MPa for å lage en arbeidselektrode. Et tre-elektrodesystem ble satt sammen med platinatråd som motelektrode og sølvklorid som referanseelektrode. Lade-utladningsplattformen, hastighetsytelsen og syklusstabiliteten til HQ-FeHCF ble testet. Et HQ-FeHCF elektrodeark med en diameter på 1,3 cm ble brukt som positiv elektrode (1,14 mg aktivt materiale belastning). NaTi2(PO4)3-elektrodearket ble brukt som negativ elektrode (belastningen av aktivt materiale var 2,73 mg). Et fullt batteri ble dannet for ytelsestesting med konstant strøm ladning-utladning, og konstantstrøm lade-utladningsspenningsområde for batterisystemet var 0–2 V. Elektrodeutladningskapasitet og batterienergitetthet er kun beregnet basert på massen til det aktive materialet. Elektrolytten bruker NaClO4 pluss H2O pluss polyetylenglykol (PEG) system.
Lær mer om natriumionbatterimaterialer fraTOB NY ENERGI.
