- Код статьи
- 10.31857/S0235010624050098-1
- DOI
- 10.31857/S0235010624050098
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 5
- Страницы
- 554-564
- Аннотация
- Возможность использования анодов на основе кремния в литий-ионных источниках тока активно исследуется благодаря повышенной емкости кремния по литию. В работе сообщается о получении субмикронных волокон кремния на стеклоуглероде в расплаве KI–KF–KCl–K2SiF6 при температуре 720°С. Для этого методом циклической вольтамперометрии определены параметры электроосаждения кремния в виде волокон, в условиях гальваностатического электролиза получены экспериментальные партии упорядоченных волокон кремния средним диаметром от 0.1 до 0.3 мкм и с использованием полученных волокон кремния изготовлены анодные полуэлементы литий-ионных источников тока и изучено их электрохимическое поведение при многократном литировании и делитировании. При помощи вольтамперных исследований отмечено, что заряд и разряд анода на основе полученных волокон кремния происходит при потенциалах от 0.2 до 0.05 В и от 0.2 до 0.5 В, соответственно. Выполнено циклирование электроосажденных волокон кремния в составе анодных полуэлементов литий-ионных источников тока. В зависимости от тока заряда разрядная емкость составила от 200 до 500 мАч/г при Кулоновской эффективности 98–100%. Также выполнено многократное циклирование образца литий-ионного источника тока с литиевым противоэлектродом. В ходе 800 циклирований током 0.5С разрядная емкость образца снизилась с 165 до 65 мАч/г. При помощи сканирующей электронной микроскопии показано объемное расширение волокон кремния в ходе многократного циклирования.
- Ключевые слова
- кремний расплавленные соли электроосаждение волокна литирование литий-ионный источник тока
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 13
Библиография
- 1. Ли С.А., Рыжикова Е.В., Скундин А.М. Проблемы оптимизации соотношения активных масс в электродах литийионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2020. 20. № 2. С. 68–72.
- 2. Суздальцев А.В., Гевел Т.А., Парасотченко Ю.А., Павленко О.Б. Краткий обзор результатов использования электроосажденного кремния для устройств преобразования и накопления энергии // Расплавы. 2023. № 1. C. 99–108.
- 3. Чемезов О.В., Исаков А.В., Аписаров А.П., Брежестовский М.С., Бушкова О.В., Баталов Н.Н., Зайков Ю.П., Шашкин А.П. Электролитическое получение нановолокон кремния из расплава KCl–KF–K2SiF6–SiO2 для композиционных анодов литий-ионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2013. 13. № 4. С. 201–204.
- 4. Кулова Т.Л. Новые электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов (Обзор) // Электрохимия. 2013. 49. № 1. C. 1–25.
- 5. Журавлев В.Д., Щеколдин С.И., Андрюшин С.Е., Шерстобитова Е.А., Нефедова К.В., Бушкова О.В. Электрохимические характеристики и фазовый состав литиймарганцевой шпинели с избытком лития Li1+xMn2O4 // Электрохимическая энергетика. 2020. 20. № 3. С. 157–170.
- 6. Gevel T., Zhuk S., Leonova N., Leonova A., Trofimov A., Suzdaltsev A., Zaikov Yu. Electrochemical synthesis of nano-sized silicon from KCl–K2SiF6 melts for powerful lithium-ion batteries // Applied Sciences. 2021. 11. 10927.
- 7. Кайбичев А.В., Кайбичев И.А. Особенности очистки технического кремния при плавке в гелии с воздействием на расплав электрического поля на молибденовом и графитовом электроде // Расплавы. 2019. № 3. С. 258–264.
- 8. Dian J., Macek A., Nižňanský D., Němec I., Vrkoslav V., Chvojka T., Jelínek I. SEM and HRTEM study of porous silicon – relationship between fabrication, morphology and optical properties // Applied Surface Science. 2004. 238. Р.169–174.
- 9. Зайков Ю.П., Жук С.И., Исаков А.В., Гришенкова О.В., Исаев В.А. Электроосаждение кремния из расплава KF–KCl–KI–K2SiF6 // Расплавы. 2016. № 5. С. 441–454.
- 10. Кузнецова С.В., Долматов B.C., Кузнецов С.А. Вольтамперометрическое исследование электровосстановления комплексов кремния в хлоридно-фторидном расплаве // Электрохимия. 2009. 45. С. 797–803.
- 11. Гевел Т.А., Жук С.И., Устинова Ю.А., Суздальцев А.В., Зайков Ю.П. Электровыделение кремния из расплава KCl–K2SiF6 // Расплавы 2021. № 2. С.187–198.
- 12. Yasuda K., Kato T., Norikawa Yu., Nohira T. Silicon electrodeposition in a water-soluble KF–KCl molten salt: Properties of Si films on graphite substrates // J. Electrochem. Soc. 2021. 168. 112502.
- 13. Zaykov Y.P., Zhuk S.I., Isakov A.V., Grishenkova O.V., Isaev V.A. Electrochemical nucleation and growth of silicon in the KF–KCl–K2SiF6 melt // J. Solid State Electrochem. 2015. 19. Р. 1341–1345.
- 14. Gevel T., Zhuk S., Suzdaltsev A.V., Zaikov Yu.P. Study into the possibility of silicon electrodeposition from a low-fluoride KCl–K2SiF6 melt // Ionics. 2022. 28. Р. 3537–3545.
- 15. Dong Y., Slade T., Stolt M.J., Li L., Girard S.N., Mai L., Jin S. Low-temperature molten-salt production of silicon nanowires by the electrochemical reduction of CaSiO3 // Angew. Chem. 2017. 129. Р. 14645–14649.
- 16. Juzeliunas E., Fray D.J. Silicon electrochemistry in molten salts. Chemical Reviews. 2020. 120. Р. 1690–1709.
- 17. Laptev M.V., Isakov A.V., Grishenkova O.V., Vorob’ev A.S., Khudorozhkova A.O., Akashev L.A., Zaikov Y.P. Electrodeposition of thin silicon films from the KF–KCl–KI–K2SiF6 melt // J. Electrochem. Soc. 2020. 167. 042506,
- 18. Laptev M.V., Khudorozhkova A.O., Isakov A.V., Grishenkova O.V., Zhuk S.I., Zaikov Y.P. Electrodeposition of aluminum-doped thin silicon films from a KF–KCl–KI–K2SiF6–AlF3 melt// J. Serb. Chem. Soc. 2021. 86. Р. 1075–1087.
- 19. Леонова Н.М., Леонова А.М., Баширов О.А., Лебедев А.С., Трофимов А.А., Суздальцев А.В. Аноды на основе С/SiC для литий-ионных источников тока // Электрохимическая энергетика. 2023. 23. № 1. Р. 41–50.
- 20. Casimir A., Zhang H., Ogoke O., Amine J., C., Lu J., Wu G. Silicon-based anodes for lithium-ion batteries: Effectiveness of materials synthesis and electrode preparation // Nano Energy. 2016. 21. Р. 359–376.
