ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Натрий-ионные аккумуляторы (НИА) являются одними из самых перспективных пост-литиевых аккумуляторов на сегодняшний день. Так, например, НИА более экологичные и менее дорогие, за счет большей распространенности натрия в земной коре, чем литиевые аккумуляторы. Для коммерциализации технологии необходимы анодные материалы с высокой кулоновской эффективностью, большой удельной емкостью и хорошей стабильностью. «Твердый» углерод (hard carbon) – является неграфитизируемой формой углерода, в структуре которой присутствуют разупорядоченные графеноподобные слои. Разупорядоченность структуры «твердого» углерода позволяет катионам натрия внедряться в увеличенное межплосткостное пространство углерода, а также занимать другие позиции (например, проникать внутрь микропор) [1]. Существует множество методов синтеза неграфитизируемого углерода, часть из которых направлена на увеличение удельной емкости «твердого» углерода. Одним из подходов является синтез материала с большим количеством микропор, что способствует образованию нанокластеров металлического натрия внутри микропор при заряде электрохимической ячейки. Для создания материала с большим количеством микропор используют темплатный метод синтеза, в котором, например, в качестве темплата может использоваться глюконат или цитрат магния. Такой подход позволяет получить материалы с очень большой удельной емкостью до 480 мАч/г [2]. Целью данной работы является осуществление темплатного синтеза «твердого» углерода с большой удельной емкостью с использованием источников диоксида кремния, после удаления которого в структуре «твердого» углерода способны образовываться микропоры. Для получения «твердого» углерода была использована гидротермальная карбонизация раствора глюкозы с последующим высокотемпературным отжигом. Для увеличения микропористости в систему вводили тетраэтоксисилан (ТЭОС) или водный золь диоксида кремния. После первого отжига темплат удаляли в плавиковой кислоте, затем материал подвергался повторному отжигу. Образцы были проанализированы с помощью методов низкотемпературной адсорбции азота, рентгеновской дифракции и растровой электронной микроскопии. Также были проведены электрохимические испытания полученных материалов в натриевой полуячейке. Полученные образцы показывают разрядную емкость 251 мАч/г и кулоновскую эффективность на первом цикле 56% для материала на основе ТЭОСа и разрядную емкость 204 мАч/г кулоновскую эффективность на первом цикле 63% для материала на основе водного золя диоксида кремния.