عالية الجودة Fe4 [Fe (CN) 6] 3 تحضير الأنابيب النانوية: كمادة كاثودية لبطارية أيون الصوديوم المائية
وانغ وو ليان. عالية الجودة Fe4 [Fe (CN) 6] 3 الأنابيب النانوية: التخليق والأداء الكهروكيميائي كمواد كاثودية لبطارية أيون الصوديوم المائية. مجلة المواد غير العضوية [J] ، 2019 ، 34 (12): 1301-1308 doi: 10.15541 / jim20190076
تم تصنيع الأنابيب النانوية Fe4 [Fe (CN) 6] 3 (HQ-FeHCF) عالية الجودة بواسطة طريقة حرارية مائية بسيطة. يتميز هيكلها وتشكلها ومحتواها المائي. يُظهِر Fe4 [Fe (CN) 6] 3 شكلًا مكعبًا منتظمًا بحجم موحد يبلغ ca. 500 نانومتر ، والتي تنتمي إلى المرحلة المكعبة المتمركزة على الوجه. يُظهر Fe4 [Fe (CN) 6] 3 سعات تفريغ 124 و 118 و 105 و 94 و 83 و 74 و 64 مللي أمبير في الساعة · جم -1 عند 1 درجة مئوية و 2 درجة مئوية و 5 درجات مئوية و 10 درجات مئوية و 20 درجة مئوية و 40 درجة مئوية ، على التوالي ، في الإلكتروليت الثلاثي المائي لكلوريد الصوديوم 4- H2O- بولي إيثيلين جلايكول. يظل الاحتفاظ بسعتها 100 بالمائة بعد 500 دورة شحن / تفريغ بمعدل 5 درجات مئوية. تم تصنيع البطارية الكاملة مع Fe4 [Fe (CN) 6] 3 ككاثود و NaTi2 (PO4) 3 كقطب موجب ، والذي يوفر كثافة طاقة محددة تبلغ 126 واط · كجم -1 (استنادًا إلى مواد القطب النشط) مع خرج جهد 1.9 فولت علاوة على ذلك ، يحتفظ 92 بالمائة من سعة التفريغ الأولية بعد 140 دورة شحن / تفريغ بمعدل 5 درجات مئوية.
تحضير مواد القطب
باستخدام Na4Fe (CN) 6 كمصدر وحيد للحديد ، تم تصنيع المواد النانوية Fe4 [Fe (CN) 6] 3 (HQ-FeHCF) عالية الجودة بطريقة مائية حرارية بسيطة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصنيع المواد النانوية منخفضة الجودة Fe4 [Fe (CN) 6] 3 (LQ-FeHCF) بالطرق التقليدية للمقارنة ، وتم دراسة التركيب والتشكل والخصائص الكهروكيميائية لـ HQ-FeHCF و LQ-FeHCF. أخيرًا ، باستخدام HQ-FeHCF كقطب موجب ، NaTi2 (PO4) 3 كقطب سالب ، و NaClO 4- H2O-polyethylene glycol (PEG) كإلكتروليت ، تم تجميع بطارية أيون الصوديوم المائية.
تحضير HQ-FeHCF و LQ-FeHCF
عند درجة حرارة الغرفة ، تمت إضافة 4 جم من polyvinylpyrrolidone K -30 (PVP) و 0. 126 جم من فيروسيانيد الصوديوم decahydrate إلى 50 مل من حمض الهيدروكلوريك المائي عند درجة الحموضة =0 .8 ، تم التقليب لمدة ساعة واحدة ، وتحول المحلول إلى اللون الأصفر عند إذابته تمامًا. بعد ذلك ، تم وضع المحلول المُقلب بشكل موحد في فرن عند 80 درجة لمدة 12 ساعة. تم تبريد المحلول إلى درجة حرارة الغرفة بالطرد المركزي للحصول على راسب وغسله بماء منزوع الأيونات. بعد التكرار 4 مرات ، تم الحصول على عينة HQ-FeHCF بالتجفيف في فرن عند 80 درجة لمدة 8 ساعات.
أضف 2.7 جم من هيكساهيدرات كلوريد الحديديك و 3.6 جم من ديكاهيدرات فيروسيانيد الصوديوم إلى 100 مل من الماء منزوع الأيونات ، على التوالي. يقلب عند 60 درجة حتى يذوب المحلولان تمامًا. ثم تمت إضافة محلول ملح سداسي هيدرات كلوريد الحديديك إلى محلول ملح الصوديوم فيروسيانيد ديكاهيدراتي لتوليد كمية كبيرة من الراسب الأزرق الداكن. بعد الحضانة عند 60 درجة لمدة ساعة واحدة ، تم الطرد المركزي للمحلول للحصول على راسب ، والذي تم غسله بالماء منزوع الأيونات أربع مرات ، ثم تجفيفه في فرن عند 80 درجة لمدة 8 ساعات للحصول على عينة LQ-FeHCF.
تم خلط مواد الإلكترود المحضرة وفقًا لنسبة م (المادة الفعالة): م (الأسيتيلين الأسود): م (فلوريد البولي فينيلدين (PVDF)) {{0}}: 15:10. أضف كمية مناسبة من N-methylpyrrolidone (NMP) وحركه لمدة 8 ساعات ، ثم انشر الملاط المقلب بالتساوي على شبكة دائرية من التيتانيوم يبلغ قطرها حوالي 1.3 سم. قم بتجفيفه في فرن عند 80 درجة لمدة 12 ساعة ، ثم اضغط عليه في ورقة رقيقة بضغط قرص تحت ضغط 10 ميجا باسكال لعمل قطب كهربائي يعمل. تم تجميع نظام ثلاثي الأقطاب باستخدام سلك بلاتيني كقطب مضاد وكلوريد الفضة كقطب مرجعي. تم اختبار منصة تفريغ الشحن وأداء المعدل واستقرار دورة HQ-FeHCF. تم استخدام لوح إلكترود HQ-FeHCF بقطر 1.3 سم كقطب موجب (1.14 مجم تحميل مادة نشطة). تم استخدام لوح القطب NaTi2 (PO4) 3 كقطب سالب (كان تحميل المادة النشطة 2.73 مجم). تم تشكيل بطارية كاملة لاختبار أداء الشحن والتفريغ بالتيار الثابت ، وكان نطاق جهد تفريغ الشحن بالتيار الثابت لنظام البطارية 0-2 فولت. تُحسب سعة تفريغ القطب الكهربائي وكثافة طاقة البطارية فقط على أساس كتلة المادة النشطة. يستخدم المنحل بالكهرباء نظام NaClO4 plus H2O plus Polyethylene glycol (PEG).
تعرف على المزيد حول مواد بطارية أيون الصوديوم منTOB الطاقة الجديدة.
