Натриевые химические источники тока с катодами на основе сульфидов меди

Abstract

В работе исследованы в качестве химических источников тока ячейки, состоящие из натрия и сульфидов меди с различным составом, структурой и морфологией катодного материала. Уменьшение характерного размера частиц CuS с 0,4-5 мкм до 10-50 нм привело к увеличению начального рабочего напряжения с 1,87 В до 2,55 В и емкости с 166 мАчг-1 до 400 мАч-г-1. Сверхстехиометрическое внедрение серы в нанодисперсный сульфид меди CuS1+x приводит к снижению начального рабочего напряжения ячейки на 0,23 В, в то время как емкость увеличивается с 400 мАчг-1 до 431 мАчг-1. В случае сульфида состава Cu2S емкость ячейки с натриевым анодом составляет 121 мАчг-1, кроме того, данный материал, как и микрокристаллический сульфид меди состава CuS, склонен к поверхностной пассивации сульфидами переменного состава. В работе проведен сравнительный анализ электрохимических показателей натриевых и литиевых источников тока с различными по составу и морфологии катодными материалами на основе сульфидов меди. In the work, cells consisting of sodium and copper sulfides with different composition, structure, and morphology of the cathode material were investigated as chemical current sources. A decrease in the characteristic particle size of CuS from 0.4-5 pm to 10-50 nm led to an increase in the initial operating voltage from 1.87 V to 2.55 V and capacity from 166 mAh • g-1 to 400 mAh • g-1. The superstoichiometric incorporation of sulfur into nanosized copper sulfide CuS1+x leads to a decrease in the initial operating voltage of the cell by 0.23 V, while the capacity increases from 400 mAh • g-1 to 431 mAh • g-1. In the case of sulfide of the Cu2S composition, the capacity of the cell with the sodium anode is 121 mAh • g-1, in addition, this material, like microcrystalline copper sulfide of the CuS composition, is prone to surface passivation with sulfides of variable composition. A comparative analysis of the electrochemical parameters of sodium and lithium current sources with cathode materials based on copper sulfides of different composition and morphology is carried out.