Nghiên cứu triển vọng sử dụng gốm Li0.15Sr0.85TiO3

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - Tập 31 - Trang 6764-6772 - 2020
I. Z. Zhumatayeva1, I. E. Kenzhina1, A. L. Kozlovskiy2,3, M. V. Zdorovets1,3,4
1L.N. Gumilyov Eurasian National University, Nur-Sultan, Kazakhstan
2Kazakh-Russian International University, Aktobe, Kazakhstan
3The Institute of Nuclear Physics of the Republic of Kazakhstan, Almaty, Kazakhstan
4Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia

Tóm tắt

Bài báo trình bày kết quả của một nghiên cứu về các đặc điểm cấu trúc, cũng như khả năng sử dụng gốm Li0.15Sr0.85TiO3 làm vật liệu cathode cho pin lithium-ion. Đã xác định rằng cấu trúc của gốm là sự tích tụ của các agglomerat dendritic bao gồm các hạt nano hình cầu và có diện tích bề mặt cụ thể phát triển. Theo phân tích pha X-ray, cấu trúc tinh thể gốm là sự pha trộn của hai pha: SrTiO3 hình khối và Li2Ti3O7 hình chữ nhật, với sự thống trị của pha SrTiO3. Trong quá trình thử nghiệm độ bền, người ta phát hiện rằng trong trường hợp chế độ 1000 mAh/g, số chu kỳ tài nguyên gần 480–500 chu kỳ, điều này điển hình cho hầu hết các cấu trúc dựa trên silicon thường được sử dụng làm nền tảng cho pin lithium-ion. Việc tăng khả năng sạc lên 1500 mA h/g dẫn đến một sự giảm nhẹ về thời gian sử dụng tài nguyên—420 chu kỳ với sự giảm dung lượng dưới 80%. Dựa trên các thử nghiệm đã tiến hành về độ bền, triển vọng sử dụng gốm dựa trên Li0.15Sr0.85TiO3 làm nền tảng cho pin lithium-ion đã được xác lập.

Từ khóa

#Li0.15Sr0.85TiO3 #vật liệu cathode #pin lithium-ion #cấu trúc gốm #phân tích pha X-ray #thời gian sử dụng tài nguyên

Tài liệu tham khảo

P.P. Sukul et al., Crystal phase induced upconversion enhancement in Er3+/Yb3+ doped SrTiO3 ceramic and its temperature sensing studies. Spectrochim. Acta A 212, 78–87 (2019) M. Lewin et al., Nanospectroscopy of infrared phonon resonance enables local quantification of electronic properties in doped SrTiO3 ceramics. Adv. Funct. Mater. 28(42), 1802834 (2018) S. Chen et al., The effects of inequivalent La3+ introduction on the structure and dielectric properties of SrTiO3 ceramic at microwave range. Mater. Chem. Phys. 216, 339–344 (2018) M. Qin et al., Point defect structure of La-doped SrTiO3 ceramics with colossal permittivity. Acta Mater. 164, 76–89 (2019) Z. Wang et al., Sintering behavior, phase evolutions and microwave dielectric properties of LaGaO3-SrTiO3 ceramics modified by CeO2 additives. Ceram. Int. 44(6), 6601–6606 (2018) A.V. Trukhanov et al., Features of crystal and magnetic structure of the BaFe12-xGaxO19 (x ≤ 2) in the wide temperature range. J. Alloys Compd. 791, 522–529 (2019) X. Liu et al., Enhanced electrostrictive effects in nonstoichiometric 0.99Bi0.505(Na0.8K0.2)0.5-xTiO3-0.01SrTiO3 lead-free ceramics. Mater. Res. Bull. 97, 215–221 (2018) A. Gupta, R. Kumar, S. Singh, Coexistence of negative and positive electrocaloric effect in lead-free 0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1SrTiO3 nanocrystalline ceramics. Scripta Mater. 143, 5–9 (2018) R.N. Perumal, V. Athikesavan, P. Nair, Influence of lead titanate additive on the structural and electrical properties of Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3 piezoelectric ceramics. Ceram. Int. 44(11), 13259–13266 (2018) N. Huang et al., Energy storage properties of MgO-doped 0.5Bi0.5Na0.5TiO3-0.5SrTiO3 ceramics. Ceram. Int. 45(12), 14921–14927 (2019) S. Praharaj et al., Origin of relaxor behavior in 0.78(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.2SrTiO3-0.02BaTiO3 ceramic: an electrical modulus study. Mater. Res. Bull. 106, 459–464 (2018) C. Wu et al., The effect of reduced graphene oxide on microstructure and thermoelectric properties of Nb-doped A-site-deficient SrTiO3 ceramics. J. Alloys Compd. 786, 884–893 (2019) D. Liu et al., Direct preparation of La-doped SrTiO3 thermoelectric materials by mechanical alloying with carbon burial sintering. J. Eur. Ceram. Soc. 38(2), 807–811 (2018) A.L. Kozlovskiy et al., Synthesis, phase composition and structural and conductive properties of ferroelectric microparticles based on ATiOx (A= Ba, Ca, Sr). Ceram. Int. 45(14), 17236–17242 (2019) G. Wang et al., High electromechanical strain properties in SrTiO3-modified Bi1/2Na1/2TiO3-KTaO3 lead-free piezoelectric ceramics under low electric field. Sens. Actuators A 293, 1–6 (2019) M.M. Salem et al., Structural, electric and magnetic properties of (BaFe11.9Al0.1O19)1-x-(BaTiO3)x composites. Compos. B 174, 107054 (2019) L. Yan et al., Extra high temperature coefficient in semiconducting BaTiO3-(Bi0.5Na0.5)TiO3-SrTiO3 ceramics. Ceram. Int. 45(2), 2185–2193 (2019) A. Kozlovskiy, I. Kenzhina, M. Zdorovets, Synthesis, phase composition and magnetic properties of double perovskites of A(FeM)O4–x type (A = Ce; M = Ti). Ceram. Int. 45(7), 8669–8676 (2019) J. Suchanicz et al., SrTiO3-doping effect on dielectric and ferroelectric behavior of Na0.5Bi0.5TiO3 ceramics. Ferroelectrics 524(1), 9–13 (2018) P. Ren et al., Dielectric and energy storage properties of SrTiO3 and SrZrO3 modified Bi0.5Na0.5TiO3-Sr0.8Bi0.1-0.1TiO3 based ceramics. J. Alloys Compd. 742, 683–689 (2018) M.V. Zdorovets, A.L. Kozlovskiy, Study of the effect of La3+ doping on the properties of ceramics based on BaTiOx. Vacuum 168, 108838 (2019) J. Macías et al., Compromising between phase stability and electrical performance: SrVO3–SrTiO3 solid solutions as solid oxide fuel cell anode components. Chemsuschem 12(1), 240–251 (2019) X. Wang et al., Dielectric relaxation properties of SrTiO3 ceramics modulated by stoichiometry. Ceram. Int. 44(5), 4740–4743 (2018) J. Lin et al., Outstanding optical temperature sensitivity and dual mode temperature dependent photoluminescence in Ho3+ doped (K, Na) NbO3–SrTiO3 transparent ceramics. J. Am. Ceram. Soc. 102, 4710–4720 (2019) J. Liu et al., Dielectric relaxations in fine-grained SrTiO3 ceramics with Cu and Nb co-doping. Ceram. Int. 45(8), 10334–10341 (2019) E.K. Abdel-Khalek, E.A. Mohamed, I. Kashif, Ferroelectricity of strained SrTiO3 in lithium tetraborate glass-nanocomposite and glass-ceramic. Phys. B 530, 242–250 (2018) F.H. Margha, R.M.M. Morsi, E.M.A. Hamzawy, Characterization and electrical properties of tausonite (SrTiO3) in nano ceramic composites. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 30, 16257–16265 (2019) X. Wang et al., Room temperature multiferroic properties of Fe-doped nonstoichiometric SrTiO3 ceramics at both A and B sites. Solid State Commun. 289, 22–26 (2019) S. Singh et al., Dy doped SrTiO3: a promising anodic material in solid oxide fuel cells. Int. J. Hydrogen Energy 43(41), 19242–19249 (2018) D.-Q. Liu et al., Effect of Nb doping on microstructures and thermoelectric properties of SrTiO3 ceramics. Chin. Phys. B 27(4), 047205 (2018) H.A. Laasri et al., Investigation of Sr1-xCaxTiO3 ceramics dedicated to high-frequency lead-free components. Funct. Mater. Lett. 11(05), 1850005 (2018) C. Chen et al., Influence of Bi on the thermoelectric properties of SrTiO3-δ. J. Mater. 5(1), 88–93 (2019)