Исследование катодного материала LiMnyFe1-yPO4 для литий-ионных аккумуляторов

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Методом механохимической активации с карботермическим восстановлением был синтезирован ряд твёрдых фаз – смешанных фосфатов лития–железа–марганца с общей формулой LiMn_yFe_1-yPO₄ (0 ≥ y ≥ 1) с углеродным покрытием поверхности частиц. Синтезированные смешанные фосфаты были исследованы в качестве перспективных катодных материалов для литий-ионного аккумулятора. Показан положительный эффект замещения относительно небольшой доли железа на марганец, что улучшает электрохимические показатели в режиме токовых нагрузок до 10C. Наиболее высокая разрядная ёмкость (более 160 мА·ч/г в режиме С /10, около 100 мА·ч/г в режиме 10C) и стабильность циклирования (темп снижения ёмкости менее 0.05 мА·ч/г за цикл в режиме 10C) были установлены для слабодопированного катодного материала состава LiMn_0.05Fe_0.95PO₄.

Авторы:

Гридина Нелли Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, nelly-gridina@mail.ru

Романова Вероника Олеговна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, nikanor_verona@mail.ru

Чуриков Михаил Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, churikovma@gmail.com

Чуриков Алексей Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, churikovav@info.sgu.ru

Иванищева Ирина Анатольевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, chemistryrus@mail.ru

Запсис Константин Васильевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, zapsiskv@mail.ru

Волынский Вячеслав Витальевич, ОАО «Завод АИТ», 410015, г. Саратов, ул. Орджоникидзе, 11, vyacheslavv@list.ru

Клюев Владимир Владимирович, ОАО «Завод АИТ», 410015, г. Саратов, ул. Орджоникидзе, 11, vklyuyev@mail.ru

Ключевые слова:

литий-ионный аккумулятор, катодные материалы, оливин, допирование, твёрдофазный синтез

Литература

1. Daniel T., Hallinan Jr., Nitash P. B. // Annual Review of Materials Research. 2013. Vol. 43. P. 503–527.
2. Julien C. M., Mauger A. // Ionics. 2013. Vol. 19. P. 951–988.
3. Jiajun Ch. // Recent Patents on Nanotechnology. 2013. Vol. 7. P. 2–12.
4. Liu X., Chen Ch., Zhao Y., Jia B. // J. of Nanomaterials. 2013. Vol. 2013. Article № 736375. 7 p.
5. Tsivadze A. Yu., Kulova T. L., Skundin A. M. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2013. Vol. 49. P. 145–150.
6. Jiajun Ch. // Materials. 2013. Vol. 6. P. 156–183.
7. Zhang T., Li D., Tao Z., Chen J. // Progress in Natural Sci.: Mat. Intern. 2013. Vol. 23. P. 256–272.
8. Hu M., Pang X., Zhou Z. // J. Power Sources. 2013. Vol. 237. P. 229–242.
9. Бурмистрова Н. А., Сычева В. О., Чуриков А. В., Иванищева И. А. // Электрохимическая энергетика. 2009. Т. 9, № 4. С. 188–198.
10. Jugovic D., Uskokovic D. // J. Power Sources. 2009. Vol. 190. P. 538–544.
11. Yamada A., Chung S. C., Hinokuma K. // J. Electrochem. Soc. 2001. Vol. 148. P. A224 – A229.
12. Li Z., Zhang D., Yang F. // J Mater Sci. 2009. Vol. 44. P. 2435–2443.
13. Fedorkova A., Nacher-Alejos A., Gomez-romero P., Orinekova R., Kaniansky D. // Electrochimica Acta. 2010. Vol. 55. P. 943–947.
14. Song G-M., Wu Y., Liu G., Xu Q. // J. of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 487. P. 214–217.
15. Sun C. S., Zhou Z., Xu Z. G., Wang D. G., Wei J. P., Bian X. K., Yan J. // J. Power Sources. 2009. Vol. 193. P. 841–845.
16. Lee S. B., Cho S. H., Heo J. B., Aravindan V., Kim H. S., Lee Y. S. // J. of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 488. P. 380–385.
17. Shenouda A. Y., Liu H. K. // J. of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 477. P. 498–503.
18. Guo Z. P., Liu H., Bewlay S., Liu H. K., Dou S. X. // Synthetic Metals. 2005. V. 153. P. 113–16.
19. Ma J., Qin Q.-Z. // J. Power Sources. 2005. Vol. 148. P. 66–79.
20. Hu G.-R., Gao X.-G., Peng Z.-D., Du K., Tan X.-Y., Liu Y. J. // Transactions Nonferrous Metals Society of China. 2007. Vol. 17. P. 296–300.
21. Molenda J., Ojczyk W., Њwierczek K., Zaj№ c W., Krok F., Dygas J., Liu R.-S. // Solid State Ionics. 2006. Vol. 177. P. 2617–2624.
22. Shu H., Wang X., Wen W., Liang Q., Yang X., Wei Q., Hu B., Liu L., Liu X., Song Y., Zho M., Bai Y., Jiang L., Chen M., Yang S., Tan J., Liao Y., Jiang H. // Electrochimica Acta. 2013. Vol. 89. P. 479–487.
23. Baster D., Zheng K., Zajac W., Swierczek K., Molenda J. // Electrochimica Acta. 2013. Vol. 92. P. 79–86.
24. Liu H., Cao Q., Fu L. J., Li C., Wu Y. P., Wu H. Q. // Electrochem. Com. 2006. Vol. 8. P. 1553–1557.
25. Islam M. S., Driscoll D. J., Fisher C. A. J., Slater P. R. // Chem. Mater. 2005. Vol. 17. P. 5085–5092.
26. Shu H., Wang X., Wu Q., Hu B., Yang X., Wei Q., Liang Q., Bai Y., Zhou M., Wu Ch., Chen M., Wang A., Jiang L. // J. Power Sources. 2013. Vol. 237. P. 149–155.
27. Nam K.-W., Wang X.-J., Yoon W.-S., Li H., Huang X., Haas O., Bai J., Yang X.-Q. // Electrochem. Com. 2009. Vol. 11. P. 913–916.
28. Molenda J., Kulka A., Milewska A., Zajac W., Swierczek K. // Materials. 2013. Vol. 6. P. 1656–1687.
29. Xu J., Chen G. // Physica B. 2010. Vol. 405. P. 803–807.
30. Чуриков А. В., Волынский В. В., Гамаюнова И. М., Львов А. Л., Решетов В. А. // Электрохим. энергетика. 2012. Т. 12, № 1. С. 8–13.
31. Чуриков А. В., Леенсон И. А. // Электрохим. энергетика. 2012. Т. 12, № 1. С. 14–20.
32. Churikov A. V., Ivanishchev A. V., Ushakov A. V., Gamayunova I. M., Leenson I. A. // J. Chem. & Eng. Data. 2013. Vol. 58. P. 1747–1759.
33. Churikov A., Gribov A., Bobyl A., Kamzin A., Terukov E. // Ionics. 2013. DOI: 10.1007/s11581–013–0948–4.
34. Padhi A. K., Nanjuindaswamy K. S., Goodenough J. B. // J. Electrochem. Soc. 1997. Vol. 144. P. 1188–1194.
35. Marzec J., Ojczyk W., Molenda J. // Mater. Sci.-Poland. 2006. Vol. 24. P. 69–74.
36. Nam K.-W., Yoon W.-S., Zaghib K., Chung K. Y., Yang X.-Q. // Electrochem. Com. 2009. Vol. 11. P. 2023–2026.
37. Kopec M., Yamada A., Kobayashi G., Nishimura S., Kanno R., Mauger A., Gendron F., Julien C. M. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 1154–1163.
38. Kobayashi G., Yamada A., Nishimura Sh., Kanno R., Kobayashi Y., Seki S., Ohno Y., Miyashiro H. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 397–401.
39. Lee K. T., Lee K. S. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 435–439.
40. Chen Y.-C., Chen J.-M., Hsu C.-H., Lee J.-F., Yeh J.-W., Shih H. C. // Solid State Ionics. 2009. Vol. 180. P. 1215–1219.
41. Hou X. H., Hu S. J., Li W. S., Zhao L. Z., Ru Q., Yu H. W., Huang Z. W. // Chinese Sci. Bul. 2008. Vol. 53. P. 1763–1767.

Журнал:

2013. Т. 13, № 4,

Рубрика:

Литиевые электрохимические системы

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2013-13-4-181-186

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 57)