|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Синтез и электрохимические свойства катодных материалов на основе Li1.5Mn0.5Ni0.5O2+δ для литий-ионных аккумуляторовтезисы доклада
- Автор: Куриленко К.А.
- Сборник: XI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (с международным участием)
- Тезисы
- Год издания: 2014
- Место издания: ИМЕТ РАН Москва
- Первая страница: 225
- Аннотация: В последнее время широко исследуются катодные материалы для литий-ионных аккумуляторов на основе Li(Mn,Ni)O2, которые обладают высокими значениями рабочего потенциала (3,7В) и разрядной емкости (до 200 мАч/г). Кроме этого, ввиду высокой стоимости кобальта, данные материалы более выгодны с экономической точки зрения, чем традиционно иcпользуемые LiCoO2 и Li(Mn,Ni,Co)O2, что уже в ближайшем будущем приведет к разработке аккумуляторов с использованием Li(Mn,Ni)O2 в качестве активного материала катода [1]. Материалы на основе LiMnyNizO2+δ имеют структуру α-NaFeO2, состоящую из подрешетки октаэдров переходных металлов (Mn,Ni)O6 и находящихся между ними ионов Li+. Ранее было показано, что ввиду близости ионных радиусов Ni2+ и Li+ (0,69Å и 0,76Å, соответственно) наблюдается частичное замещение ионов никеля Ni2+ в октаэдрах (Mn,Ni)O6 ионами Li+. Уменьшение катионного упорядочения между двумя подрешетками ведет к потере электрохимической активности части ионов Li+ при циклировании, что, главным образом, сказывается на электрохимической емкости данных материалов. Поэтому для частичного снижения обмена Li+/Ni2+ между подрешетками предлагается введение избыточного количества лития при синтезе Li1+xMnyNizO2+δ [1,2]. В настоящей работе исследовано влияние микроструктуры и морфологии Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ, синтезированного при различных условиях фазообразования, на процессы интеркаляции-деинтерекаляции лития из структуры материала данного состава и его электрохимическую емкость. Наиболее распространенным способом синтеза, позволяющем получать материалы на основе Li1+xMnyNizO2+δ, является соосаждение в виде смеси гидроксидов марганца и никеля с дальнейшим введением лития в виде LiOH∙H2O и термообработкой полученной смеси при 900°С. Таким образом, были получены практически однофазные материалы Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ, обладающие высокой степенью кристалличности и узким распределением частиц по размерам. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, в синтезированных материалах состава Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ марганец имеет степень окисления +4, в то время как никель находится в степенях окисления +2 и +3. Наличие ионов Ni3+, по-видимому, свидетельствует о восстановлении электронейтральности структуры при достраивании подрешетки переходных металлов избыточными ионами Li+ в виде октаэдров LiO6. Введение дополнительной стадии изотермического отжига при 500°С позволяет уменьшить размер кристаллитов с 800 до 200 нм, при этом, однако, по данным рентгеноструктурного анализа по методу Ритвельда количество ионов Ni2+ в позициях Li+ увеличивается с 5.5 до 8 %. Данные спектроскопии электрохимического импеданса свидетельствуют об уменьшении сопротивления переноса заряда и пассивной пленки в образцах Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ с дополнительной стадией отжига при 500°С. Электрохимическая емкость таких образцов Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ, полученных двустадийным отжигом, составляет более 160 мАч/г. При этом рассчитанные значения коэффициентов диффузии Li1.5Ni0.5Mn0.5O2+δ составляют 6,8∙10-17 и 1∙10-17 см2/c при потенциалах 3,67B разряда и 3,73В заряда, соответственно. Автор выражает благодарность за ценные замечания и помощь в работе к.х.н. Шляхтину О.А. и к.х.н. Брылеву О.А. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № «14-08-31644 мол_а» и № «12-08-01241а». [1] Dou Sh. Review and prospect of layered lithium nickel manganese oxide as cathode materials for Li-ion batteries. // J. Solid State Electrochemistry. 2013. V. 17. P. 911–926. [2] Deng H., Belharouak Il., Sum Y.K., Amine Kh. LixNi0.25Mn0.75Oy (0.5 ≤ x ≤ 2.2 ≤ y ≤ 2.75) compounds for high-energy lithium-ion batteries. // J. Materials Chem. 2009. V. 19. P. 4510–4516.
- Добавил в систему: Куриленко Константин Александрович