Lead sulfate and oxysulfate as a base for anode materials of lithium-ion batteries. S.V. GNEDENKOV, D.P. OPRA, V.G. KURYAVYI, S.L. SINEBRYUKHOV, A.A. SOKOLOV, A.I. NEUMOIN, A.N. MINAEV, V.I. SERGIENKO

Authors

  • Сергей Васильевич ГНЕДЕНКОВ
  • Денис Павлович ОПРА
  • Валерий Георгиевич КУРЯВЫЙ
  • Сергей Леонидович СИНЕБРЮХОВ
  • Александр Александрович СОКОЛОВ
  • Антон Иванович НЕУМОИН
  • Александр Николаевич МИНАЕВ (Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток)
  • Валентин Иванович СЕРГИЕНКО (Институт химии ДВО РАН, Владивосток),

Keywords:

lithium-ion battery, anode, nanomaterial, intermetallic compound, sulfate, oxysulfate, electrochemical behavior

Abstract

Lead sulfate and oxysulfate as a base for anode materials of lithium-ion batteries. S.V. GNEDENKOV1, D.P. OPRA1, V.G. KURYAVYI1, S.L. SINEBRYUKHOV1, A.A. SOKOLOV1, A.I. NEUMOIN1, A.N. MINAEV1, 2, V.I. SERGIENKO1 (1Institute of Chemistry, FEB RAS, Vladivostok, 2Far East Federal University, Vladivostok).

The object of the study was the lead-based nanostructured composite consisted of mixture of PbSO4 and Pb2O(SO4) phases. The aim of the work was to realize the synthesis of a nanostructured material based on sulfur-containing lead compounds by the method of pulsed high-voltage discharge. Morphology features, composition, and structure of materials were characterized by a number of complimentary physicochemical scientific methods. It was found that the composite consists of nanoparticles with a size of 20 nm agglomerated to submicron and nanosized spheres. The electrochemical mechanism of interactions between these phases and lithium involves both irreversible decomposition of PbSO4 and Pb2O(SO4) and reversible alloying/dealloying reactions through LixPb intermetallic compounds. During the galvanostatic cycling in a potential range of 1.5–0.005 V and current load of 150 μA/cm2, the composite showed a reversible capacity of 391 mA·h/g corresponding to Li2,96Pb. Subsequent cycling of material demonstrated an appreciable degradation of the capacity. During the fifth cycle this parameter equaled to 190mA∙h/g.

Author Biographies

Сергей Васильевич ГНЕДЕНКОВ

член-корреспондент РАН, директор,

Денис Павлович ОПРА

кандидат химических наук, заведующий лабораторией,

Валерий Георгиевич КУРЯВЫЙ

кандидат химических наук, старший научный сотрудник,

Сергей Леонидович СИНЕБРЮХОВ

доктор химических наук, заместитель директора,

Александр Александрович СОКОЛОВ

младший научный сотрудник,

Антон Иванович НЕУМОИН

младший научный сотрудник,

Александр Николаевич МИНАЕВ, (Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток)

доктор технических наук, главный научный сотрудник, профессор

Валентин Иванович СЕРГИЕНКО, (Институт химии ДВО РАН, Владивосток),

академик, вице-президент РАН, заведующий отделом

Published

2020-06-25

How to Cite

ГНЕДЕНКОВ, С. В., ОПРА, Д. П., КУРЯВЫЙ, В. Г., СИНЕБРЮХОВ, С. Л., СОКОЛОВ, А. А., НЕУМОИН, А. И., МИНАЕВ, А. Н., & СЕРГИЕНКО, В. И. (2020). Lead sulfate and oxysulfate as a base for anode materials of lithium-ion batteries. S.V. GNEDENKOV, D.P. OPRA, V.G. KURYAVYI, S.L. SINEBRYUKHOV, A.A. SOKOLOV, A.I. NEUMOIN, A.N. MINAEV, V.I. SERGIENKO. Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of Sciences, (3), 73–78. Retrieved from http://vestnikdvo.ru/index.php/vestnikdvo/article/view/579

Issue

Section

Chemical sciences