Физическое материаловедение

Зависимость электрохимических параметров композитных SiO/C-анодов для литий-ионных аккумуляторов от состава и температуры синтеза

Д. А. Ложкина, Е. В. Астрова, А. М. Румянцев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Приведены результаты исследования анодов, полученных карбонизацией моноокиси кремния с помощью реакции с твердофазным фторуглеродом CF$_{0.8}$. Проведены исследования зарядно-разрядных кривых при разных токах в зависимости от состава и температуры синтеза композитов. Проанализированы необратимые потери 1-го цикла и вклад в них собственных потерь, обусловленных образованием оксида лития и его силикатов, и потерь, связанных с образованием SEI. Установлено различие в поведении анодов из SiO, карбонизированного путем отжига с CF$_{0.8}$ при $T$ = 800$^\circ$С (SiO/C-композит) и моноокиси кремния, отожженной с CF$_{0.8}$ при $T>$ 1000$^\circ$С, при которой одновременно с карбонизацией происходит диспропорционирование SiO (композит $d$-SiO/C). Различие, состоящее в более высокой разрядной емкости, более высокой кулоновской эффективности и способности $d$-SiO/C работать при более высоких токах объясняется изменением состава матрицы SiO$_x$, происходящим в процессе диспропорционирования. Обнаружен эффект формировки $d$-SiO/C-анодов путем предварительного литирования малым током, после которого электроды могут заряжаться и разряжаться значительно большими токами. Эффект объясняется аморфизацией кремниевых кристаллитов и возрастающим при этом коэффициентом диффузии лития.

Ключевые слова: композитные аноды SiO/C, литий-ионные аккумуляторы, диспропорционирование монооксида кремния, карбонизация фторуглеродом.

Поступила в редакцию: 24.09.2021
Исправленный вариант: 23.11.2021
Принята в печать: 24.11.2021

DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52137.267-21

Реферативные базы данных:

•