ИСТИНА

В связи с развитием электроники, электротранспорта и возрастающим использованием возобновляемых источников энергии проводятся активные поиски новых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов с улучшенными энергетическими характеристиками. Катодные материалы на основе боратов состава LiMBO3 (M=Fe, Mn, Co) являются перспективными по причине наличия каркасной структуры и малого веса аниона, что приводит к высокой теоретической удельной емкости ≈220 мАч/г. Наиболее перспективным из них (исходя из величины рабочего потенциала) является борат лития и кобальта LiCoBO3, однако на данный момент значения обратимой емкости, получаемые на этом материале, не превышают 10-15% от теоретической. В настоящей работе при помощи полиакриламидного метода синтеза [1] с последующим отжигом в контролируемых условиях были получены образцы LiCo1-xMnxBO3 и LiCo1-yVyBO3 (x = 0, 0.5, y = 0.01-0.05), исследованы их морфология и электрохимические свойства. На первой стадии синтеза получали полиакриламидный гель, который отжигали на воздухе, в результате получали мелкодисперсный порошок прекурсора, однородный по элементному составу. Затем порошок отжигали в трубчатой печи при 500-700°С с варьированием парциального давления O2 в газовой смеси. Для контроля парциального давления кислорода использовали кислородный датчик на основе YSZ-мембраны. Фазовый состав отожженных порошков определяли методом РФА. Показано, что фазовый состав образцов сильно зависит от температуры отжига, парциального давления кислорода, времени отжига и режима остывания. Найдены условия отжига, при которых выход целевой фазы составляет более 90 масс.%: отжиг при температуре 600°С, 12 часов в атмосфере аргона, прошедшего над поглотителем остаточного кислорода - порошковым железом - с последующей закалкой. При большей температуре или времени появляется примесная фаза – металлический кобальт. При меньшей температуре остается примесь оксида Co3O4, при меньшем времени также не успевает восстановиться кобальт в исходном прекурсоре, находящийся в форме Co3O4. Также проводились синтезы с применением в качестве поглотителя кислорода порошка никеля. Образцы с наибольшим содержанием LiCoBO3 и LiCo0.5Mn0.5BO3 исследовали методом РЭМ, при этом было показано, что размер частиц не превышает 1 мкм. Катодные материалы, полученные на основе этих образцов, исследовали методом циклической вольтамперометрии. При этом выявили наличие анодных и катодных процессов, соответствующих по потенциалам как деинтеркаляции/интеркаляции Li+ , так и побочным процессам. Однако наблюдаемые значения обратимой «интеркаляционной» емкости достаточно малы (несколько процентов от теоретической), что указывает на необходимость дальнейшей оптимизации морфологии и поверхностных свойств образцов. Литература 1. André Douy. Polyacrylamide gel: an efficient tool for easy synthesis of multicomponent oxide precursors of ceramics and glasses. International Journal of Inorganic Materials, Vol. 3, Issue 7, November 2001, Pages 699-707