![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Проект направлен на решение следующих задач: 1) Разработка гидро- и сольвотермальных методов синтеза композитных катодных материалов литий-ионных аккумуляторов 2) Получение новых катодных материалов ЛИА гидро- и сольвотермальными методами синтеза 3) Изучение зарядо-разрядных характеристик, коэффициентов диффузии и фазовых превращений при извлечении/внедрении катионов Li+ в полученных материалах электрохимическими методами исследования 4) Изучение механизмов и реакций, протекающих во время гидро- и сольвотермального синтеза катодных материалов
The project is aimed at: 1) The development of hydro- and solvothermal methods of synthesis of composite cathode materials for Li-ion batteries 2) The preparation of new cathode materials LIA using hydro- and solvothermal synthesis methods 3) The study of charge-discharge characteristics, diffusion coefficients, and phase transformations during the extraction/introduction of Li + cations in the obtained materials by electrochemical research methods 4) The study of the mechanisms and reactions occurring during the synthesis of hydro- and solvothermal synthesis of cathode materials
1) Обобщение и анализ литературных данных о гидро- и сольвотермальных методах синтеза неорганических материалов на основе фосфатов, в т.ч. с применением ультразвукового и микроволнового излучения. 2) Гидро- и сольвотермальный синтез катодных материалов на основе LiMPO4 (M = Fe, Mn, Co и соответствующие твердые растворы с различным соотношением переходных металлов). Изучение влияния условий синтеза на фазовый состав и морфологию образцов. 3) Изучение особенностей и механизма формирования катодных материалов для ЛИА в условиях гидро- и сольвотермального синтеза, в т.ч. с использованием калориметрии теплового потока. Определение температурных интервалов, тепловых эффектов, стадийности процессов синтеза, связанных с выделением или поглощением тепла и/или изменением других термодинамических свойств реакционной системы. 4) Исследование электрохимических свойств катодных материалов на основе полученных образов, в т. ч. при высоких плотностях тока (изучение мощностных характеристик) 5) Проведение электрохимических исследований, направленных на получение информации о диффузионных характеристиках материалов, а также о фазовых превращениях, соответствующим той или иной степени деинтеркаляции/интеркаляции Li+. 6) Получение новых катодных материалов ЛИА на основе фосфатов и фторидофосфатов лития (Li2MPO4F) и переходных металлов гидро- и сольвотермальными методами синтеза, а также с использованием фосфо-оливинов, полученных гидротермально, в качестве прекурсоров.
Участники проекта проводили также поиск новых катодных материалов ЛИА на основе сложных силикатов, боратов, фосфатов и фторидо-фосфатов переходных металлов; кроме того, проводились работы по оптимизации состава и методов синтеза известных катодных материалов литий-ионных аккумуляторов (часть работ выполнялась в рамках проектов РФФИ 13-03-00495а и 10-03-00970a). Одним из значимых результатов этой деятельности стало получение нового катодного материала Li2FePO4F и публикация соответствующей работы [Khasanova N.R., Drozhzhin O.A., Storozhilova D.A., Delmas C., Antipov E.V., New Form of Li2FePO4F as Cathode Material for Li-Ion Batteries, Chem. Mat., 24 (22), pp. 4271–4273 (2012)]. Кроме того, с помощью нескольких электрохимических методов и соответствующих расчетных моделей были изучены транспортные свойства перспективного анодного материала ЛИА на основе LixNb9PO25 (Drozhzhin O.A., Vorotyntsev M.A., Maduar S.R., Khasanova N.R., Abakumov A.M., Antipov E.V., Li-ion diffusion in LixNb9PO25, Electrochimica Acta, 89, pp. 262–269 (2013)). Также коллективом исполнителей впервые были получены катодные материалы Li2Co1?xMxPO4F (M = Fe, Mn), определена их кристаллическая структура, морфология и электрохимические свойства [Khasanova, N.R., Drozhzhin, O.A., Fedotov, S.S., Panin, R.V., Antipov, E.V. Synthesis and electrochemical performance of: Li2Co1-xMxPO4F (M = Fe, Mn) cathode materials, Beilstein Journal of Nanotechnology, 4, pp. 860–867 (2013)].
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 10 июля 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Разработка гидро- и сольвотермальных методов получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов с улучшенными удельными энергетическими параметрами |
Результаты этапа: 1) Проведен обзор литературы об особенностях гидро- и сольвотермального синтеза катодных материалов литий-ионных аккумуляторов. 2) С помощью гидротермального метода синтеза получен полный ряд твердых растворов состава LiFe1-xMnxPO4, 0<=x<=1, deltax = 0.1, со структурой оливина. Материалы охарактеризованы рядом физико-химических методов анализа. 3) Часть полученных материалов (LiFe1-xMnxPO4, 0<=x<=0.5) исследована с помощью электрохимических методов с применением в том числе in situ рентгеновской дифракции. Определены области двухфазного и твердорастворного механизма в процессе (де)интеркаляции Li+ в материалы указанного состава. 4) С помощью гидротермального метода синтеза получен борат лития-кобальта LiCoBO3. Проведен ряд синтезов с целью уменьшения количества примеси LiBO2 в конечном продукте. 5) Проведены предварительные эксперименты по определению тепловых эффектов реакций, происходящих в процессе гидротермального синтеза LiFePo4 | ||
2 | 1 марта 2015 г.-1 декабря 2015 г. | Разработка гидро- и сольвотермальных методов получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов с улучшенными удельными энергетическими параметрами |
Результаты этапа: Разработаны методики гидро- и сольвотермального синтеза для получения катодных материалов литий-ионных аккумуляторов на основе сложных фосфатов, фторидофосфатов и боратов Li/Na и переходных металлов (Fe, Co, Mn, Ni). Исследована зависимость морфологии получаемых образцов от условий синтеза. Изучены особенности фазообразования при гидротермальном синтезе LiFePO4 и LiFe1-xMnxPO4, в т.ч. с применением метода калориметрии теплового потока. Проведены электрохимические исследования полученных материалов. | ||
3 | 1 марта 2016 г.-1 декабря 2016 г. | Разработка гидро- и сольвотермальных методов получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов с улучшенными удельными энергетическими параметрами |
Результаты этапа: Разработана методика гидротермального синтеза индивидуальных и смешанных оливинов, позволяющая получать катодные материалы с улучшенными энергетическими параметрами: емкость 150-160 мАч/г при низких скоростях разряда (С/10) с сохранением до 70% от исходной емкости при увеличении плотности тока до 50 С (разряд за 1 минуту). Исследовано электрохимическое поведение фторидофосфата Na2FePO4F в Na-ионной и Li-ионной электрохимических системах, в т.ч. с применением operando рентгеновской дифракции. Показано, что при первом заряде в литиевой ячейке одновременно с деинтеркаляцией 1 катиона Na происходит химический обмен второго катиона Na на Li; состав заряженной фазы близок к LiFePO4F. Подобная мобильность обоих катионов Na в структуре слоистых фторидофосфатов позволяет предположить возможность обратимой деинтеркаляции более 1 катиона щелочного металла (в расчете на ф.е.). Особенности фазообразования оливинов состава LiMPO4 (M = Fe,Mn) в ходе гидротермального синтеза изучены с помощью in situ калориметрии Кальве. Показано, что начало процесса дегидратации прекурсора - вивианита Fe3(PO4)2*8H2O - зависит от концентрации исходных реагентов, и имеет непосредственное влияние на наличие антисайт-дефектов в структуре оливина и его морфологию. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".