ИСТИНА

В настоящее время повышение удельных электрохимических характеристик перезаряжаемых источников тока является актуальной задачей для ряда приложений, таких как портативная электроника и электромобили. Одним из важных направлений является разработка и оптимизация свойств электролитов. Так, в настоящее время используют жидкие электролиты на основе неводных растворителей, включая алкилкарбонаты, и литиевых солей. Однако, значимые недостатки жидких электролитов, такие как воспламеняемость при высоких нагрузках в процессе эксплуатации, необходимость хранения в безводной атмосфере затрудняют их применение. Керамический электролит термически стабилен вплоть до экстремальных условий (~500ºС), не воспламеняем и устойчив на воздухе. Одним из перспективных материалов для твердотельных электролитов является проводящая керамика Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 (LATP) с кристаллической структурой NASICON. Подходы к синтезу электрокерамики можно разделить на твердотельные и жидкофазные. Однако, ни один метод не позволяет эффективно получить наночастицы с контролируемым размером менее 50 нм. При этом снижение размера частиц открывает возможности понижения температур синтеза и спекания керамики, а также позволяет повысить ее относительную плотность. Поэтому в данной работе представлен новый подход к синтезу керамических порошков LATP на основе модификации золь-гель и растворного методов. Так, на первом этапе синтеза проводили растворение тетрабутоксититана в 8М растворе азотной кислоты при 60°С и постоянном перемешивании. Далее Ti4+ комплексовали раствором пероксида водорода (30%) с образованием ярко-алого раствора. После этого в реакционную смесь добавляли соли прекурсоров (LiNO3, Al(NO3)3·9H2O и NH4H2PO4) в стехиометрических соотношениях. Стоит отметить, что после данного этапа раствор оставался прозрачным, что указывает на полное отсутствие побочных реакций осаждения. Для образования полимерной матрицы, которая зафиксирует равномерное распределение растворенных прекурсоров, использовали сополимеризацию акриламида и N,N'-Метилен-бис-акриламида в присутствии смеси неорганических прекурсоров. В результате были получены прозрачные полимерные композиты желтого цвета с равномерным распределением Li,+ Al3+, Ti4+-солей, которые затем термически обрабатывали при 700-800°С. В результате удалось получить наночастицы с размером в диапазоне от 100 до 15 нм в зависимости от соотношения компонент композита и температуры синтеза. Размер частиц оценивали из результатов статистической обработки изображений электронной микроскопии и метода динамического светорассеяния света. Минимальный латеральный размер, которого удалось достичь, ранее не был представлен в литературе. Предложенная полимерная матрица обеспечивает равномерное распределение неорганических прекурсоров в полимерной матрице с возможностью контроля морфологии в зависимости от условий синтеза. Также апробация предложенного подхода позволила снизить энергетические затраты в процессе синтеза наночастиц LATP в сравнении с современными методами за счет понижения температуры синтеза до 700°С и использования недорогостоящих реагентов.