高品質の Fe4[Fe(CN)6]3 ナノキューブの調製: 水性ナトリウムイオン電池の正極材料として

王武蓮。高品質 Fe4[Fe(CN)6]3 ナノキューブ: 水性ナトリウムイオン電池のカソード材料としての合成と電気化学的性能。Journal of Inorganic Materials[J]、2019、34(12): 1301-1308 doi:10.15541/jim20190076

高品質の Fe4[Fe(CN)6]3 (HQ-FeHCF) ナノキューブは、単純な熱水法によって合成されました。その構造、形態および含水量が特徴付けられます。Fe4[Fe(CN)6]3 は正立方体の形状を示し、均一なサイズは約 100 mm です。面心立方相に属する 500 nm。Fe4[Fe(CN)6]3 は、1C、2C、5C、10C、20C、30C、および 40C レートで、それぞれ 124、118、105、94、83、74、および 64 mAh·g -1 の放電容量を示します。 NaClO4-H2O-ポリエチレングリコールの水性三元電解質。5C のレートで 500 回の充放電サイクル後も、容量保持率は 100% のままです。Fe4[Fe(CN)6]3 をカソードとし、NaTi2(PO4)3 をアノードとする完全な電池が製造されました。 1.9Vの出力。さらに、

電極材料の準備

Na4Fe(CN)6 を単一の鉄源として使用して、高品質の Fe4[Fe(CN)6]3(HQ-FeHCF) ナノ材料を単純な熱水法で合成しました。さらに、低品質の Fe4[Fe(CN)6]3(LQ-FeHCF) ナノ材料を比較のために従来の方法で合成し、HQ-FeHCF と LQ-FeHCF の構造、形態、および電気化学的特性を調べました。最後に、正極に HQ-FeHCF、負極に NaTi2(PO4)3、電解液に NaClO4-H2O-ポリエチレングリコール (PEG) を用いて、水系ナトリウムイオンフル電池を組み立てた。

HQ-FeHCF および LQ-FeHCF の 調製

室温で、ポリビニルピロリドン K-30 (PVP) 4 g とフェロシアン化ナトリウム十水和物 0.126 g を pH = 0.8 の塩酸水溶液 50 mL に加え、1 時間攪拌すると、溶液は完全に溶解すると黄色に変わりました。次に、均一に攪拌された溶液を80°Cのオーブンに12時間入れました。室温まで冷却した溶液を遠心分離して沈殿を得、脱イオン水で洗浄した。4回繰り返した後、80°Cのオーブンで8時間乾燥させることにより、HQ-FeHCFサンプルが得られました。 

2.7 g の塩化第二鉄六水和物と 3.6 g のフェロシアン化ナトリウム十水和物をそれぞれ 100 mL の脱イオン水に加えます。2 つのソリューションが完全に溶解するまで 60 ° C で攪拌します。次いで、塩化第二鉄六水和物塩溶液をフェロシアン化ナトリウム十水和物塩溶液に添加して、大量の暗青色沈殿物を生成した。60°Cで1時間インキュベートした後、溶液を遠心分離して沈殿物を得、脱イオン水で4回洗浄し、オーブンで80°Cで8時間乾燥させてLQ-FeHCFサンプルを得ました。

作製した電極材料は、ｍ（活物質）：ｍ（アセチレンブラック）：ｍ（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））＝７５：１５：１０の比率で混合した。N-メチルピロリドン (NMP) の適切な量を追加し、8 時間攪拌し、約 1.3 cm の直径を持つ円形のチタン メッシュに均一に攪拌されたスラリーを広げます。80 °C のオーブンで 12 時間乾燥させた後、タブレット プレスで 10 MPa の圧力で薄いシートに押し込み、作用電極を作成します。白金線を対極、塩化銀を参照電極として使用して、3 電極システムを組み立てました。HQ-FeHCFの充放電プラットフォーム、レート性能、およびサイクル安定性がテストされました。直径 1.3 cm の HQ-FeHCF 電極シートを正極として使用しました (1.14 mg 活物質負荷)。NaTi2(PO4)3 電極シートを負極として使用しました (活物質の装填量は 2.73 mg でした)。定電流充放電性能試験用に完全なバッテリーが形成され、バッテリーシステムの定電流充放電電圧範囲は0〜2 Vでした。電極の放電容量とバッテリーエネルギー密度は、の質量に基づいてのみ計算されます活物質。電解液はNaClO4+H2O+ポリエチレングリコール(PEG)系を使用。

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