Cd|KOH|NiOOH

Zn|NH4CI|MnO2

Li|LiClO4|MnO2

Pb|H2SO4|PbO2

H2|KOH|O2

Натрийсодержащие соединения как матрицы для обратимой интеркаляции ионов лития

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

УДК 541.136+546.33+544.463+541.138

DOI:  https://doi.org/10.18500/1608-4039-2016-16-3-92-99

В настоящей работе исследовано циклирование Na2FeP2O7, Na2FePO4F и Na3V2(PО4)2F3 с триклинной, ромбической и тетрагональной симметрией соответственно, в гибридных Na/Li электрохимических ячейках с литиевым анодом и электролитом на основе LiPF6. Установлено наличие электрохимического Nа+/Li+ ионного обмена с образованием новых смешанных Na-Li фаз с разной степенью обмена: ∼NaLiFeP2O7, ∼NaLiFePO4F и ∼Na2.5Li0.5V2(PО4)2F3. Все материалы демонстрируют высокую ёмкость и стабильность при циклировании.

Авторы: 
Косова Нина Васильевна, Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18, kosova@solid.nsc.ru
Резепова Дарья Олеговна, Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18, rezepova_do@yahoo.com
Ключевые слова: 
Na2FeP2O7, Na2FePO4F, Na3V2(PО4)2F3, электрохимическая интеркаляция, гибридные аккумуляторы
Литература
  1. Yabuuchi N., Kubota K., Dahbi M., Komaba S. Research development on sodium -ion batteries // Chem. Rev. 2014. Vol. 114. P. 11636–11683.
  2. Yao H.-R., You Y., Yin Y.-X., Wan L.-J., Guo Y.-G. Rechargeable dual -metal -ion batteries for advanced energy storage // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. Vol. 18. P. 9326–9333.
  3. Barpanda P., Liu G.D., Ling C.D., Tamaru M., Avdeev M., Chung S.C., Yamada Y., Yamada A. Na2FeP2O7 : a safe cathode for rechargeable sodium -ion batteries // Chem. Mater. 2013. Vol. 25. P. 3480–3487.
  4. Barpanda P., Liu G.D., Mohamed Z., Ling C.D., Yamada A. Structural, magnetic and electrochemical investigation of novel binary Na2−x(Fe1−yMny)P2O7 (0<=y<=1) pyrophosphate compounds for rechargeable sodium -ion batteries // Solid State Ionics. 2014. Vol. 268. P. 305–311.
  5. Kawabe Y., Yabuuchi N., Kajiyama M., Fukuhara N., Inamasu T., Okuyama R., Nakai I., Komaba S. Synthesis and electrode performance of carbon coated Na2FePO4F for rechargeable Na batteries // Electrochem. Comm. 2011. Vol. 13. P. 1225–1228.
  6. Ellis B.L., Makahnouk W. R. M., Makimura Y., Toghill K., Nazar L. F. A multifunctional 3.5 V iron -based phosphate cathode for rechargeable batteries // Nat. Mater. 2007. Vol. 6. P. 749–753.
  7. Barker J., Saidi M. Y., Swoyer J. L. A sodium -ion cell based on the fluorophosphate compound NaVPO4F // Electrochem. Solid State Let. 2003. Vol. 6. P. A1–A4.
  8. Serras P., Palomares V., Goni A., de Muro I. G., Kubiak P., Lezama L., Rojo T. High voltage cathode materials for Na -ion batteries of general formula Na3V2O2x(PO4)2F3−2x // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 22301–22308.
  9. Bianchini M., Brisset N., Fauth F., Weill F., Elkaim E., Suard E., Masquelier C., Croguennec L. Na3V2(PO4)2F3 revisited : a high -resolution diffraction study // Chem. Mater. 2014. Vol. 26. P. 4238–4247.
  10. Larson A. C., Von Dreele R. B. General structure analysis system. Los Alamos : Los Alamos National Laboratory Report, LAUR, 86–748, 2004. P. 224.
  11. Cheary R. W., Coelho A. A., Cline J. P. Fundamental parameters line profile fitting in laboratory diffractometers // J. Res. Nat. Inst. Stand. Technol. 2004. Vol. 109. P. 1–25.
  12. Gover R. K. B., Bryan A., Burns P., Barker J. The electrochemical insertion properties of sodium vanadium fluorophosphate, Na3V2(PO4)2F3 // Solid State Ionics. 2006. Vol. 177. P. 1495–1500.
  13. Kosova N. V., Tsapina A. M., Slobodyuk A. B., Petrov S. A. Structure and electrochemical properties of mixed transition -metal pyrophosphates Li2Fe1−yMnyP2O7 (0 <= y <= 1) // Electrochim. Acta. 2015. Vol. 174. P. 1278–1289.
  14. Kosova N. V., Podugolnikov V. R., Devyatkina E. T., Slobodyuk A. B. Structure and electrochemistry of NaFePO4 and Na2FePO4F cathode materials prepared via mechanochemical route // Mater. Res. Bull. 2014. Vol. 60. P. 849–857.
  15. Barker J., Gover R. K. B., Burns P., Bryan A. J. Li4/3Ti5/3O4|| Na3V2(PO4)2F3 : an example of a hybrid -ion cell using a non -graphitic anode // J. Electrochem. Soc. 2007. Vol. 154. P. A882–A887.
  16. Kosova N. V., Rezepova D. O., Petrov S. A., Slobodyuk A. B. Electrochemical and chemical Na+/Li+ ion exchange in Na -based cathode materials : Na1.56Fe1.22P2O7 and Na3V2(PO4)2F3 // J. Electrochem. Soc. 2017. Vol. 164. P. A6192–A6200.
  17. Ong S. P., Chevrier V. L., Hautier G., Jain A., Moore C., Kim S., Ma X., Ceder G. Voltage, stability and diffusion barrier differences between sodium -ion and lithium -ion intercalation materials // Energy Envir. Sci. 2011. Vol. 4. P. 3680–3688.
Журнал: 
2016. Т. 16, № 3, 
Рубрика: 
Литиевые электрохимические системы
Текст в формате PDF:
скачать
(downloads: 663)
Файл статьи: 
скачать