ИСТИНА

Фторидофосфаты щелочных и переходных металлов – перспективный класс соединений для использования в катодах литий-ионных аккумуляторов. Интерес к получению катодных материалов на основе Na2MPO4F (M = Mn, Fe, Co) вызван, во-первых, теоретической возможностью обратимого извлечения более одного натрия на формульную единицу, а во-вторых, достаточно высокими рабочими потенциалами, что теоретически позволяет получить бóльшую удельную энергоемкость, чем у существующих коммерческих материалов (например, LiFePO4) [1]. Кроме того, упомянутые соединения перспективны для использования в натрий-ионных аккумуляторах, которые в будущем могут стать дешевой заменой литий-ионным аналогам, что важно, например, при организации электроснабжения от альтернативных источников энергии. В данной работе основное внимание уделено синтезу и исследованию свойств Na2MnPO4F. Его фундаментальным недостатком служит проявление эффекта Яна-Теллера, приводящее к сильному искажению структуры при циклировании; искажение можно уменьшить, заменив часть Mn на Fe или Co: подобный подход успешно применен для LiMn2O4 [2], LiFePO4 [3]. Другим недостатком, присущим всем материалам, обратимо интеркалирующим катионы натрия, является более низкий коэффициент диффузии по сравнению с литием. Отчасти решить эту проблему можно путем синтеза материала гидротермальным методом, который позволяет получать хорошо закристаллизованные частицы материалов размерами порядка десятков нанометров, а также предоставляет широкий спектр возможностей для влияния на их морфологию. В настоящей работе фторидофосфаты Na2MnPO4F и Na2CoPO4F впервые получены гидротермальным методом синтеза. Изучены закономерности их фазообразования при частичной замене марганца Na2MnPO4F на железо и на кобальт; зависимость морфологии Na2CoPO4F от температуры и времени синтеза; электрохимические характеристики катодных материалов на основе полученных фаз в натрий-ионных и литий-ионных ячейках. Литература 1. Khasanova, N.R., et al. New Form of Li2FePO4F as Cathode Material for Li-Ion Batteries // Chemistry of materials, 2012. 24(22): p. 4271-4273. 2. Hu, M., X. Pang, and Z. Zhou. Recent progress in high-voltage lithium ion batteries // Journal of Power Sources, 2013. 237: p. 229-242. 3. Qin, Z., et al. Morphology controlled synthesis and modification of high-performance LiMnPO4 cathode materials for Li-ion batteries // Journal of Materials Chemistry, 2012. 22(39): p. 21144.