2. Експеримент
Стехіометричного LiMn2O4 з'єднання синтезують твердофазним реакцій. Реагенти Li2CO3 і MnO2 були використані в якості вихідних матеріалів. Суміші спочатку нагрівають при 300 ° С протягом 2 год на повітрі , а потім порошки подрібнюють до однорідної порошку отримано не було. Порошки безперервно нагрівають при 750 ° С протягом 24 год у повітрі і охолоджується , просто вимикаючи електричної енергії. Нарешті , темні порошки були отримані для вимірювання . Ідентифікація фаз проводилася на Рігаку D / макс- Ра дифрактометрі випромінювання Cu К. Дифракційні дані були зібрані за кроком сканування в кутовому діапазоні 15 ° -70 ° з кроком 0,08 °.
Всі електрохімічні експерименти проводили в трьох - скляного електрода з фольгою клітини Li в якості допоміжного електрода і електрода порівняння. Шпінелі LiMn2O4 електрод , який використовується в даному дослідженні , була підготовлена шляхом поширення суміші 80 % активної речовини , 3% ацетиленового сажі ,
7% мезоуглеродних мікрокульками ( Шаньшань Ко , Шанхай , Китай ) , і 10 % полі ( вініліденовие дифторида ) ( PVDF , Кайнар FLEX 2801, Ельф - Atochem , США ) сполучна розчиняється в N- метілпірролідона ( Fluka Інк ) на алюмінієву фольгу струмоприймача . Отримані електрода плівку висушували при 120 ° С протягом 16 год під вакуумом до використання. В якості електроліту 1 моль / л LiPF6 -EC : DMC : DEC ( об'ємне співвідношення 1:01:01 , Guotaihuarong Ко , Zhangjiagang , Китай )
EIS вимірювання проводилися з використанням електрохімічних робоча станція (CHI 660B, Шанхай, Китай). Змінного сигналу обурення становила 5 мВ, частота коливалася від 105 до 10-2 Гц, і електроди врівноважували протягом 1 год перед вимірюванням. Записані дані EIS були проаналізовані з використанням Zview програмного забезпечення.
3. Результати та обговорення
3.1 Характеризації рса та циклічної вольтамперометрії (cv)
Спільний комітет з порошкового дифракції стандарт (JCPDS) і рентгенограми LiMn2O4 показані на рис.1.
Рис.1 JCPDS стандартних і рентгенограми шпінелі LiMn2O4 підготовлений твердотільний метод
Всі моделі знаходяться в доброму згоді з JCPDS стандарт, який може бути проіндексовані як кубічні фази шпінелі.
На рис.2 представлена 7 послідовних вольтамперограмм циклічні (CV), записані при 20 мкВ / с для шпінелі LiMn2O4 електрода в 1 моль / л LiPF6-EC: Груд: DMC електроліту. Два анодний піки при 4,18 і 4,05 В і два відповідних катодний піки при 4,06 і 3,95 V є характеристиками для LiMn2O4 електрода. Як повідомлялося в літературі [16,17], дві пари піки відповідають двоступеневого оборотним (де) інтеркаляції реакції, в якій іони літію займають дві різні тетрагональной сайтів 8а в шпінель LixMn2O4 (0 <х <1).
Рис.2 ЦВА записані на шпінелі LiMn2O4 електрода при 20 мВ / сек
3.2 Загальні характеристики eis з шпінелі LiMn2o4 Електрод
Типові електрохімічного імпедансу спектри шпінелі LiMn2O4 електроді при різних потенціалах в процес зарядки наведені на рис.3. Спектри при 3,5 і 3,6 В жаем невеликій дузі у високочастотних (ВЧ) область (е> 100 Гц) і злегка нахилені лінії в низькочастотний (НЧ) область, яка представляє блокуючий характер nonelithiated електрода при рівноважний потенціал. Спектр вище 3,7 В призводить до аналогічних дуги HF, як описано вище, і другу дугу в середньої частоти (MF) регіон подальшої прямій лінії. Згідно Аурбах співавт. [18,19], дуги HF пов'язано з SEI плівки (RSEI у поєднанні з ємністю SEI фільм), дуга MF відповідає переносу заряду опору в поєднанні з подвійною ємності і прямої відображає твердий стан літій-іонна дифузія в Основна частина активної маси.
Рис.3 спектрів імпедансу шпінелі LiMn2O4 електроді при різних потенціалах в діапазоні частот 105-10-2 Гц в процесі заряду. (На вставках показані збільшені спектрів по 105 -102 діапазон частот Гц).