|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Асимметрия барьера нуклеации при протекании электрохимически индуцированных фазовых переходов в катодном материале LiFePO4дипломная работа (Специалист)
- Научные руководители: Никитина Виктория Андреевна, Аксенов Дмитрий Александрович
- Автор: Кокин Александр Андреевич
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2023
- Аннотация: Фосфат лития-железа LiFePO4 на сегодняшний день является одним из самых распространенных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Отличительной особенностью LiFePO4 является протекание обратимого фазового перехода в широкой области составов при деинтеркаляции ионов лития из решетки. Поскольку в литературе накоплен большой объем данных о структурных и электрохимических свойствах LiFePO4, в последние годы именно этот материал часто выбирают в качестве модельной системы для изучения закономерностей протекания фазовых переходов в материалах ЛИА. Однако, на сегодняшний день многие аспекты, связанные с закономерностями кинетики стадии нуклеации новой фазы при деинтеркаляции ионов лития из LiFePO4, остаются неизученными. В частности, результаты некоторых исследований свидетельствуют об асимметрии активационного барьера нуклеации при литировании FePO4 и при делитировании LiFePO4. Объяснение этого явления в литературе отсутствует. Целью настоящей работы стало выявление возможных причин возникновения асимметрии зародышеобразования при протекании обратимых фазовых переходов LiFePO4 ↔ FePO4. В качестве модельного объекта исследования был выбран материал LiFePO4 стехиометрического состава. В работе проводится детальное сопоставление констант скорости нуклеации, твердотельной диффузии ионов лития и межфазного переноса заряда в фазах LiFePO4 ↔ FePO4. Кинетические параметры процессов (де)интеркаляции определены из данных циклической вольтамперометрии, спектроскопии электрохимического импеданса, мало- и высокоамплитудной хроноамперометрии и хронопотенциометрии. Энергии межфазной границы LiFePO4/FePO4 рассчитаны в рамках методов теории функционала плотности. Энергии напряжений на границе LiFePO4/FePO4 найдены с помощью метода конечных элементов. Полученные данные сопоставлены с ожиданиями, сформулированными в рамках классической теории нуклеации. Анализ экспериментальных данных позволил выявить значительные отличия скоростей диффузии ионов лития, межфазного переноса заряда и нуклеации в фазах LiFePO4 и FePO4. Установлено, что активационный барьер стадии нуклеации значительно выше для процесса литирования FePO4 по сравнению с процессом делитирования LiFePO4 ↔ FePO4. Показано, что различия в величинах поверхностной энергии межфазных границ не могут объяснить асимметрию барьера нуклеации. Сделан вывод о том, что наблюдаемая асимметрия может быть объяснена отличием величин энергии напряжений при образовании критического зародыша и эффективных коэффициентов диффузии в фазах LiFePO4 и FePO4.
- Добавил в систему: Никитина Виктория Андреевна