Elektrodové vrstvy pro referenční Na-ion akumulátor

Electrode layers for reference Na-ion battery

Funkční vzorek

Byl vytvořen funkční vzorek v podobě elektrodové vrstvy katody pro Na-ion akumulátory. Jak aktivní materiál byl využit Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2. Tento materiál byl syntetizován s pomocí prekurzorů na bázi uhličitanů, které byly promíseny pomocí kulového mlýnu a následně paletovány. Finální materiál byl syntetizován pomocí syntézy v pevné fázi při teplotě 900°C v běžné atmosféře po dobu 12 hodin. Takto vytvořený materiál byl rozemlet pomocí kulového mlýnu. Pomocí SEM analýzy bylo zjištěno že má odpovídající složení vrstvenou strukturu. Jeho složení bylo také potvrzeno pomocí XRD analýzy. Materiál byl využit k vytvoření kladné elektrody pro Na-ion akumulátor. Kladné elektroda sestávala z 80% aktivního materiálu Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2 , 10% zvodivujícího uhlíku Super P a 10% pojiva PVDF. Tyto materiály byly rozmíchány v rozpouštědle NMP a po 24 hodinách míchání následně naneseny na proudový sběrač, kterým byla hliníková folie pro akumulátory. Po vysušení a zalisování byly vyseknuty elektrody, které byly následně využity k sestavení testovacích akumulátorů Na-ion v elektrochemické testovací cele ElCell. Na základně následných elektrochemických analýz se potvrdila funkčnost tohoto aktivního materiálu. Pracovní okno této elektrodové vrstvy využívající katodový materiál Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2 se nachází v rozmezí 2,5 a 4,2 V proti sodíku, přičemž pozvolně klesající vybíjecí plato začíná na 3,9 V a končí na 3,0 V. Kapacita tohoto aktivního materiálu pak byla nad hranicí 40 mAh/g. Takto vytvořená aktivní vrstvy byly testovány pomocí dlouhodobého cyklování a při různých zatíženích až do hodnoty 5 C, přičemž se ukázalo, že i při této zátěži elektrodová vrstva pracuje stabilně a zátěž se nikterak neprojevuje na vybíjecích charakteristikách při následném menším zatížení až do 0,2C a kapacita se vrací na původní hodnoty nebo na hodnoty nepatrně nižší. Materiál je tedy velmi stabilní a vhodný k využití jako referenční testovací vrstva.

A functional sample in the form of a cathode electrode layer for Na-ion batteries was created. Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2 was used as the active material. This material was synthesized using carbonate-based precursors, which were mixed using a ball mill and then palletized. The final material was synthesized by solid state synthesis at 900°C under normal atmosphere for 12 hours. The material thus formed was ground using a ball mill. By SEM analysis it was found to have a layered structure corresponding to the composition. Its composition was also confirmed by XRD analysis. The material was used to form the positive electrode for the Na-ion battery. The positive electrode consisted of 80% active material Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2 , 10% conductive carbon Super P and 10% binder PVDF. These materials were dissolved in NMP solvent and after 24 hours of stirring, they were then applied to the current collector, which was an aluminum foil for the batteries. After drying and crimping, the electrodes were die-cut and subsequently used to assemble the Na-ion test batteries in the ElCell electrochemical test cell. Based on subsequent electrochemical analyses, the functionality of this active material was confirmed. The operating window of this electrode layer using the cathode material Na0.9Li0.1Ni0.22Mn0.66O2 is in the range of 2.5 to 4.2 V versus sodium, with a gradually decreasing discharge plateau starting at 3.9 V and ending at 3.0 V. The capacity of this active material was then above the 40 mAh/g threshold. The active layer thus formed was tested by long-term cycling and at various loads up to 5 C, and it was found that even at this load the electrode layer works stably and the load has no effect on the discharge characteristics at subsequent lower loads up to 0.2 C, and the capacitance returns to the original values or to values slightly lower. The material is therefore very stable and suitable for use as a reference test layer.

Baterie, katoda, sodík, Na-ion,

Battery, cathode, sodium, Na-ion

Technická 10, UETE

K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence