Разработка нового комбинированного подхода к синтезу катодного материала на основе твердого раствора состава Li2CoMn3O8

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Комбинированным методом получены катодные материалы на основе твердых растворов состава Li2CoMn3O8 и изучены их характеристики. Установлено, что Li2CoMn3O8 обладает высокими электрохимическими свойствами, что делает его перспективным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов, альтернативным LiCoO2. С помощью рентгенофазового анализа и спектрометрии идентифицированы образующиеся фазы и определен их химический состав. Для исследования структуры и морфологии использованы методы электронной микроскопии и Брунауэра–Эммета–Теллера. Предложена технологическая схема получения Li2CoMn3O8, которая обеспечивает формирование наноразмерных образцов с высокой удельной поверхностью и улучшенными электрохимическими характеристиками. Исследованы электрохимические свойства синтезированных образцов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. И. Корнейков

Сахалинский государственный университет; Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск; Апатиты

В. В. Ефремов

Сахалинский государственный университет; Институт промышленных проблем экологии Севера – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск; Апатиты

С. В. Аксенова

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты

К. А. Кесарев

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты

О. И. Ахметов

Сахалинский государственный университет

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск

О. Б. Щербина

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты

И. Р. Елизарова

Институт промышленных проблем экологии Севера – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты

И. Г. Тананаев

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты

О. О. Шичалин

Сахалинский государственный университет

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск

Список литературы

  1. Lim J., Choi A., Kim H. et al. // J. Power Sources. 2019. V. 426. P. 162. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.04.011
  2. Oh Y., Nam S., Wi S. et al. // Electron. Mater. Lett. 2012. V. 8. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1007/s13391-012-2058-2
  3. Ohzuku T., Brodd R.J. // J. Power Sources. 2007. V. 174. № 2. P. 449. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.06.154
  4. Hata M., Tanaka T., Kato D. et al. // Electrochemistry. 2021. V. 89. № 3. P. 223. https://doi.org/10.5796/electrochemistry.20-65151
  5. Deng S., Xue L., Li Y. et al. // J. Electrochem. Energy Convers. Storage. 2019. V. 16. № 3. Р. 031004. https://doi.org/10.1115/1.4042552
  6. Belmesov A.A., Glukhov A.A., Kayumov R.R. et al. // Coatings. 2023. V. 13. № 12. P. 2075. https://doi.org/10.3390/coatings13122075
  7. Kalaiselvi N., Periasamy P., Thirunakaran R. et al. // Ionics (Kiel). 2001. V. 7. № 4–6. P. 451. https://doi.org/10.1007/BF02373583
  8. Minakshi M., Sharma N., Ralph D. et al. // Electrochem. Solid-State Lett. 2011. V. 14. № 6. P. A86. https://doi.org/10.1149/1.3561764
  9. Divakaran A.M., Minakshi M., Bahri P.A. et al. // Prog. Solid State Chem. 2021. V. 62. P. 100298. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2020.100298
  10. Wang R.-C., Lin Y.-C., Wu S.-H. // Hydrometallurgy. 2009. V. 99. № 3–4. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.08.005
  11. Monajjemi M., Mollaamin F., Thu P.T. et al. // Russ. J. Electrochem. 2020. V. 56. № 8. P. 669. https://doi.org/10.1134/S1023193520030076
  12. Martha S.K., Nanda J., Veith G.M. et al. // J. Power Sources. 2012. V. 199. P. 220. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.10.019
  13. Sivajee Ganesh K., Purusottam reddy B., Jeevan Kumar P. et al. // J. Electroanal. Chem. 2018. V. 828. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.09.032
  14. Kalyani P. // J. Power Sources. 2002. V. 111. № 2. P. 232. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(02)00307-5
  15. Ramesh Babu B., Periasamy P., Thirunakaran R. et al. // Int. J. Inorg. Mater. 2001. V. 3. № 4–5. P. 401. https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00023-X
  16. Thirunakaran R., Kalaiselvi N., Periasamy P. et al. // Ionics (Kiel). 2001. V. 7. № 3. P. 187. https://doi.org/10.1007/BF02419227
  17. Bianchini M., Roca‐Ayats M., Hartmann P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 31. P. 10434. https://doi.org/10.1002/anie.201812472
  18. Wang Y., Shadow Huang H.-Y. // MRS Proc. 2011. V. 1363. Art. 530. https://doi.org/10.1557/opl.2011.1363
  19. Tsivadze A.Y., Kulova T.L., Skundin A.M. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2013. V. 49. № 2. P. 145. https://doi.org/10.1134/S2070205113020081
  20. Pechen L.S., Makhonina E.V., Medvedeva A.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 777. https://doi.org/10.1134/S0036023621050144
  21. Zhou D., Chekannikov A.A., Semenenko D.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 9. P. 1488. https://doi.org/10.1134/S0036023622090029
  22. Kwon I.H., Park H.R., Song Y.Y. // Russ. J. Electrochem. 2013. V. 49. № 3. P. 221. https://doi.org/10.1134/S1023193513030099
  23. Shembel’ E.M., Apostolova R.D., Aurbach D. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2014. V. 87. № 9. P. 1260. https://doi.org/10.1134/S1070427214090122
  24. Sun Y.-K., Yoon C.S., Oh I.-H. // Electrochim. Acta. 2003. V. 48. № 5. P. 503. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00717-X
  25. Kalyani P., Kalaiselvi N. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2005. V. 6. № 6. P. 689. https://doi.org/10.1016/j.stam.2005.06.001
  26. Bianchini M., Fauth F., Hartmann P. et al. // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. № 4. P. 1808. https://doi.org/10.1039/C9TA12073D
  27. Pouillerie C., Suard E., Delmas C. // J. Solid State Chem. 2001. V. 158. № 2. P. 187. https://doi.org/10.1006/jssc.2001.9092
  28. Hirano A., Kanno R., Kawamoto Y. et al. // Solid State Ionics. 1995. V. 78. № 1–2. P. 123. https://doi.org/10.1016/0167-2738(95)00005-Q
  29. Kalyani P., Kalaiselvi N., Renganathan N.G. et al. // Mater. Res. Bull. 2004. V. 39. № 1. P. 41. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2003.09.021
  30. Wang L., Chen B., Ma J. et al. // Chem. Soc. Rev. 2018. V. 47. № 17. P. 6505. https://doi.org/10.1039/C8CS00322J
  31. Salomatin A.M., Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Y.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. P.1084. https://doi.org/10.1134/S0036023624601144
  32. Medvedeva A.E., Pechen L.S., Makhonina E.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 7. P. 829. https://doi.org/10.1134/S003602361907012X
  33. Kalaiselvi N., Kumar M.A., Prasath M.S. et al. // Ionics (Kiel). 2002. V. 8. № 5–6. P. 447. https://doi.org/10.1007/BF02376060
  34. Kawai H., Nagata M., Tukamoto H. et al. // J. Mater. Chem. 1998. V. 8. № 4. P. 837. https://doi.org/10.1039/a800604k
  35. Bai Y., Knittlmayer C., Gledhill S. et al. // Ionics (Kiel). 2009. V. 15. № 1. P. 11. https://doi.org/10.1007/s11581-008-0287-z
  36. West A.R., Kawai H., Kageyama H. et al. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. № 6. P. 1662. https://doi.org/10.1039/b101788h
  37. Tan T.Q., Osman R.A.M., Reddy M.V. et al. // EPJ Web. Conf. 2017. V. 162. P. 01053. https://doi.org/10.1051/epjconf/201716201053
  38. Ghiyasiyan-Arani M., Salavati-Niasari M. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. № 29. P. 16498. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b02617
  39. Taha T.A., Elrabaie S., Attia M.T. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018. V. 29. № 21. P. 18493. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9965-4
  40. Ivanishchev A.V., Gridina N.A., Rybakov K.S. et al. // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 860. P. 113894. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.113894

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы синтезированных образцов Li2СоMn3О8: а – соотношение Li : Со,Mn = 2.5 : 1, τ = 2.5 ч; б – Li : Со,Mn = 2.5 : 1, τ = 1.5 ч; в – Li : Со,Mn = 2.23 : 1, τ = 2.5 ч; г – Li : Со,Mn = 1.95 : 1, τ = 2.5 ч.

Скачать (254KB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭМ-изображения образцов Li2СоMn3О8 при различном увеличении: а – соотношение Li : Со,Mn = 2.5 : 1; б – Li : Со,Mn = 2.23 : 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. ИК-спектр Li2СоMn3О8, полученного при соотношении Li : Со,Mn = 2.23 : 1.

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Принципиальная технологическая схема получения Li2СоMn3О8.

Скачать (281KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграммы комплексного импеданса образцов Li2СоMn3О8, синтезированных при соотношении Li : Со,Mn = 2.5 : 1 (а) и 2.23 : 1 (б).

Скачать (175KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Эквивалентная схема замещения.

Скачать (34KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025