Анодный материал на основе порошкообразного висмута для магний-ионных батарей и его свойства

Аннотация

В данной работе синтезирован интеркаляционный анодный материал на основе порошкообразного висмута. С помощью сканирующей электронной микроскопии было обнаружено, что углеродная пастообразная суспензия равномерно распределена по поверхности субстрата. Были изучены закономерности электрохимической интеркаляции и деинтеркаляции ионов магния в электрод, полученного на основе порошкообразного висмута в растворе 0,25 моль/л Mg(N(SO₂CF3)₂)₂ на основе ацетонитрила. Циклические вольтамперограммы вкупе с результатами сканирующей электронной микроскопии и атомно-эмиссионного анализа свидетельствуют о том, что в катодной области протекают процессы восстановления с образованием интерметаллида – Mg_xBi_y, а на обратном ходе наблюдаются два пика, соответствующие предположительно двухстадийному окислению магния. По циклическим вольтамперограммам через разность потенциалов пиков на прямом и обратном направлениях установлено, что процессы восстановления и окисления ионов магния в интеркаляционный материал являются необратимыми. Коэффициенты диффузии интеркаляции и деинтеркаляции в электродный материал были рассчитаны с использованием уравнения Рендлса-Шевчика, которые составили 3,12∙10^-11 см²/с и 1,85∙10^-11см²/с, соответственно. Результаты РФА показали кубическую структуру кристаллической решетки висмута с измененными параметрами, соответствующими образованию интерметаллида. При гальваностатическом циклировании синтезированного анодного материала была достигнута емкость до  104 мА∙ч∙г^-1 при токовой нагрузке 1C. Полученные результаты могут служить хорошим показателем для разработки магний-ионных источников тока.