A lithium-ion battery based on LiFePO4 and silicon/reduced graphene oxide nanocomposite

In this paper, the preparation and chemical–physical characterization of a composite material made of silicon nanoparticles (nSi) and reduced graphene oxide (RGO) for using as an anode for lithium-ion batteries are report- ed. The nSi/RGO composite was synthesized by microwave irradiation followed by a thermal treatment under reducing atmosphere of a mixture of nSi and graphene oxide, and characterized by XRD, SEM, and TGA. The nano- structured material was used to prepare an electrode, and its electrochemical performance was evaluated in a lithium cell by galvanostatic cycles at various charge rates. The electrode was then coupled with a LiFePO4 cathode to fabricate a full lithium-ion battery cell and the cell performance evaluated as a function of the discharge rate and cycle number

Nanostructured tin-carbon/ LiNi0.5Mn1.5O4 lithium-ion battery operating at low temperature

An advanced lithium ion battery using nanostructured tinecarbon lithium alloying anode and a high voltage LiNi0.5Mn1.5O4 spinel-type cathode is studied, with particular focus to the low temperature range. The stable behavior of the battery is assured by the use of an electrolyte media based on a LiPF6 salt dissolved in EC-DEC-DMC, i.e. a mixture particularly suitable for the low temperature application. Cycling tests, both in half cells and in full lithium ion battery using the SneC anode and the LiNi0.5Mn1.5O4 cathode, performed in a temperature range extending from room temperature to "30 C, indicate that the electrode/electrolyte configuration here adopted may be suitable for effective application in the lithium ion battery field. The full cell, cycled at -5 °C, shows stable capacity of about 105 mAh g-1 over more than 200 chargee-discharge cycles that is considered a relevant performance considering the low temperature region

SEI Growth and Depth Profiling on ZFO Electrodes by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy

The evolution of the solid electrolyte interface (SEI) in carbon‐coated ZnFe2O4 (ZFO‐C) anodes is studied by soft X‐ray absorption spectroscopy (XAS). Experiments probe locally the SEI growth in the 2–100 nm range, using both total electron (TEY) and total fluorescence (TFY) yield techniques. XAS analysis shows that the SEI grows preferentially around the ZFO‐C nanoparticles

EXAFS study on liquid gallium under high pressure and high temperature.

EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) spectra of liquid gallium near the Ga K-edge have been collected in wide pressure and temperature ranges. Reliable short-range pair distribution functions have been determined using advanced ab initio calculations (GNXAS) taking into account the medium and long-range structure obtained by previous neutron and X-ray-scattering studies

Ricerca di Sistema Elettrico. Studi di base sulla fattibilità di batterie a flusso a elevata capacità specifica basate sulla chimica delle batterie al litio. RdS PAR2013 187

Nel quadro delle ricerche sulle batterie a flusso hanno recentemente acquistato rilevante importanza nuovi approcci volti a superare le limitazioni delle batterie redox a flusso classiche, tipo Vanadio/Vanadio, Zinco/Bromo tanto per citarne alcune, che pur essendo in qualche caso commercializzate, soffrono di alcune limitazioni non banali. I principali problemi sono essenzialmente: (i) operazione in ambiente acquoso con i conseguenti limiti dovuti alla limitata finestra di stabilità elettrochimica; (ii) solubilità delle coppie redox (1.5-2 M per la cella Vanadio/Vanadio) che limita l’energia specifica e (iii) costi, selettività e stabilità delle membrane necessarie per separare i compartimenti, anodico e catodico, per evitare il contatto diretto dei reattivi. In questo contesto sono stati proposti diversi approcci. Ad esempio per superare le limitazioni di potenziale accessibile in soluzioni acquose, Goodenough et al. [1] hanno proposto l’uso di litio metallico in solvente organico come anodo accoppiato con una soluzione acquosa di sali di ferro. Il separatore è una ceramica conduttrice di ioni litio. Approcci alternativi sono stati inizialmente proposti da Chiang et al. [2, 3] utilizzando elettroliti contenenti particelle elettroattive costituite da composti utilizzati in batterie al Litio-ione classiche (LTO, LFP etc.) sospese in un elettrolita contenente ioni litio. Le sospensioni, contenute in opportuni recipienti esterni, sono fatte circolare mediante pompe peristaltiche in un reattore in cui anodo e catodo sono separati da una membrana tipo Celgard di comune utilizzo nelle batterie Litio-ione. I componenti attivi formano uno slurry in cui la conduzione elettronica è assicurata da particelle di carbone ad elevata area superficiale (type Ketjen black) che garantisce un network di percolazione per gli elettroni realizzando un collettore di corrente diffuso in tutta la sospensione. Le sospensioni hanno caratteristiche di fluidi non-newtoniani ed il sistema è conosciuto in letteratura con l’acronimo SSFC (Semi-Solid Flow Cell). In recenti pubblicazioni è stata dimostrata la possibilità di ottenere densità di energia dieci volte più alte delle batterie a flusso classiche [4, 5]. Il presente rapporto descrive le ricerche preliminari condotte, sia a livello di documentazione che dal punto di vista strumentale, per la realizzazione e test di SSFC basate su anodi di LTO (Li4Ti5O12) e TiO2. I risultati ottenuti dimostrano che questo tipo di celle sono fattibili, ma che, sia a livello di cella sperimentale che di formulazione delle sospensioni, i problemi da superare richiedono ulteriori approfondimenti

Study of the electrochemical behaviour at low temperatures of green anodes for Lithium ion batteries prepared with anatase TiO2 and water soluble sodium carboxymethyl cellulose binder

The electrochemical behavior at low temperatures of anatase TiO2 electrodes for Lithium ion batteries have been evaluated by galvanostatic cycles in the temperature range 20 to -30 °C. Two different manufacturing processes have been used to prepare anatase anodes containing water soluble sodium carboxymethyl cellulose (CMC) or poly(vinilydene fluoride) (PVDF) as binder. The low temperature performances at different charge/discharge rates of TiO2/CMC and TiO2/PVDF electrodes are compared and discussed in terms of irreversible capacity loss (ICL) at the first cycle, capacity retention and reversible capacity. The kinetics of the electrodes containing CMC or PVDF is evaluated by Electrochemical Impedance Spectroscopy