ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО ЛІТУВАННЯ БІНАРНИХ ІНТЕРМЕТАЛІДІВ СИСТЕМ {Ti, V}-Al

V. Kordan, O. Zhyshkovych, O. Zelinska, I. Tarasiuk, V. Pavlyuk, R. Serkiz

Анотація


Методами рентгенівської дифракції порошку, скануючої електронної мікроскопії, енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії та електрохімічної інтеркаляції досліджено процес електрохімічного літування окремих Al-вмісних інтерметалідів титану та ванадію, а саме Ti3Al, TiAl3, TiAl, VAl3, Al, Al1-xVx. Під час електрохімічного літування усіх сполук спочатку простежували утворення твердих розчинів включення, а згодом – утворення тернарних фаз, у структурах яких атоми літію частково заміщають атоми алюмінію. Таке заміщення приводить до збільшення параметрів елементарних комірок досліджених фаз та утворення проміжних фаз літію з алюмінієм, зокрема LiAl3 (структурний тип AuCu3), LiAl (структурний тип NaTl), Li3Al2 та Li9Al4, що кристалізуються у власних структурних типах. Найбільшу кількість мобільного літію демонструє електрод на основі Lix+yTi3Al1-y (x+y = 0,15 або 3,75 ат. % Li). Після інтеркаляції літію простежується збільшення пористості поверхні та часткова аморфізація матеріалів анода, що проявляється у значному розширенні профілю дифракційних піків та появі аморфних гало на дифрактограмах. 


Ключові слова: інтерметалід, тверді розчини включення та заміщення, електрохімічне літування, літій-іонні акумулятори.


Повний текст:

PDF

Посилання


Lindsay M. J., Wang G.X., Liu H. K. Al-based anode materials for Li-ion batteries // J. Power Sources. 2003. Vol. 119. P. 84–87. DOI: 10.1016/S0378-7753(03)00130-7

Rao B. M. L., Francis R. W., Christopher H. A. Lithium–Aluminum Electrode // J. Electrochem. Soc. 1977. Vol. 124(10). P. 1490–1492. DOI: https://doi.org/10.1149/1.2133098

Su Y. C., Yan J., Lu. P. T. Thermodynamic analysis and experimental research on Li intercalation reactions of the intermetallic compound Al2Cu // Solid State Ionics. 2006. Vol. 177. P. 507–513. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.12.007

Sun Z. H., Chen Z. F., Fu Q. W., Jiang X. Y. Aluminum alloy anode materials for Li-ion batteries // IOP Conf. Ser.: Mat. Sci. Eng. 2017. Vol. 182. P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/182/1/012011

Besenhard J. O. Handbook of battery materials. Wiley-VCH, Weinheim, 1999.

Vincent C. A., Scrosati B. Modern batteries an introduction to electrochemical power sources: 2nd edn. Arnold. London, 1997.

Stetskiv A., Kordan V., Tarasiuk I. et al. Structural peculiarities and electrochemical properties of R5M3 (R = La, Gd; M = Ge, Sn) doped by lithium // Chem. Met. Alloys. 2014. Vol. 7. P. 106–111.

Balińska A., Kordan V., Misztal R., Pavlyuk V. Electrochemical and thermal insertion of lithium and magnesium into Zr5Sn3 // J. Solid State Electrochem. 2015. Vol. 19(8). P. 2481–2490. DOI: https://doi.org/10.1007/s10008-015-2895-7

Stetskiv A., Kordan V., Kowalczyk G., Roźyńska-Kielbik B. Electrochemical lithiation ang magnesiation of R5Sn3 (R = Y, Gd) alloys // Coll. Abstr. XV Scientific Conference “Lviv chemical reading–2015”. Lviv, 2015. P. 233.

Kordan V., Zelinska О., Pavlyuk V. Electrochemical lithiation of Z5Sn3 and Zr5NiSn3-xMgx phases // Coll. Abstr. XV Ukrainian Scientific Conference “Lviv chemical reading–2015”. Lviv, 2015. P. 225 (in Ukrainian).

Kowalczyk G., Kordan V., Stetskiv A., Pavlyuk V. Lithiation and magnesiation of R5Sn3 (R = Y and Gd) alloys // Intermetallics. 2016. Vol. 70. P. 53–60. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2015.12.004

Kordan V., Pavlyuk V., Zelinska O. Electrochemical insertion of Lithium into tin and magnesium // Program and book of abstracts of the XXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. P. 117.

Kordan V., Pavlyuk V., Zelinska O. Electrochemical lithiation of magnesium and tin // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2016. Vol. 57 (1). P. 148–154 (in Ukrainian).

Kordan V., Zelinska O., Pavlyuk V., Oshchapovsky I., Serkiz R. Electrochemical lithiation of the Ti5M3, Ti3M and Zr3M (M = Sn, Sb) binary intermetallics // Chem. Met. Alloys. 2016. Iss. 9(1/2). P. 84–91.

Kordan V., Zelinska О., Pavlyuk V. Reactions of combination, decomposition and substitution during electrochemical intercalation of lithium in the structure of Tb5Sn3 and Tb5Sb3 // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2017. Vol. 58(1). P. 108–116 (in Ukrainian).

Kordan V., Zelinska О., Tarasiuk I., Serkiz R., Pavlyuk V. LaSn3-based solid solutions as new electrode materials for Li-ions batteries // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Vol. 59(1). P. 115–122 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.30970/vch.5901.115

Kordan V. M., Prokoplyuk O. I., Pavlyuk V. V., Zelinska O. Ya., Serkiz R. Ya. Electrochemical insertion of lithium into Ti3Sn // Book of Abstr. VIII Ukr. Sci. Conf. Stud. PhD-stud. “Karazin`s Chemical Reading–2016”. Kharkiv, 2016. P. 15–16.

Kraus W., Nolze G. Powder Cell for Windows. Berlin, 1999.

King G., Schwarzenbach D., Hall S. R. et al. Latcon. Xtal3.7 System: University of Western. Australia, 2000.

http://chem.lnu.edu.ua/mtech/mtech.htm

McAlister A. J. The Al−Li (Aluminum−Lithium) system // Bull. Alloy Phase Diagr. 1982. Vol. 3(2). P. 177–183.

Okamoto H. Al−V (Aluminum−Vanadium) // J. Phase Equilib. Diff. 2012. Vol. 33(6). P. 491. DOI: https://doi.org/10.1007/s11669-012-0090-4

Kordan V. M., Zhyshkovych O. R., Davydyuk N. M., Zelinska O. Ya., Pavlyuk V. V., Serkiz R. Ya. Electrochemical insertion of lithium into binary phases with TiAl3-type of structure // Book of Abstr. IX Ukr. Sci. Conf. Stud. PhD-stud. “Karazin`s Chemical Reading–2017”. Kharkiv, 2017. P. 18–19.

Kordan V. M., Zhyshkovych O. R., Zelinska O. Ya., Pavlyuk V. V. Electrochemical synthesis of the TiAl1-xLix phase // Book of Abstr. I Int. (XI Ukr.) Sci. Conf. Stud. Young Scientist “Сhemistry Current Problems”. Vinnytsia, 2018. P. 96.

Kordan V., Zhyshkovych O., Zelinska O., Tarasiuk I., Pavlyuk V. Electrochemical synthesis and properties of the phase Lix+yTi3Al1-y // Coll. Abstr. ХХ Sci. Youth Conf. “Problem and achievements of the modern chemistry”. Odessa, 2018. Р. 75 (іn Ukrainian).




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6001.127

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.