ИСТИНА

Электрохимические характеристики литиевых аккумуляторов определяются, прежде всего, свойствами электродных материалов. В последнее время активно исследуются материалы на основе Li1+xMnyNizO2+δ, которые обладают потенциально более высокими электрохимическими характеристиками, а также более предпочтительны с экологической и экономической точек зрения, чем традиционный LiCoO2. Исследование структуры Li1+xMnyNizO2+δ показало возможность частичного обмена ионов Li+ и Ni2+ между катионными подрешетками структуры типа -NaFeO2 благодаря сходству их ионных радиусов (0,69 Å и 0,76 Å). Появление ионов никеля в литиевой подрешетке приводит к затрудненному транспорту ионов лития и, как следствие, к снижению удельной электрохимической емкости материала. Li1+xMnyNizO2+δ обладает также недостаточной электропроводностью, вследствие чего наблюдаемые значения электрохимической емкости часто значительно меньше ожидаемых. Для решения этой проблемы необходимо нанести электропроводящее покрытие на частицы Li1+xMnyNizO2+δ и уменьшить их размер для сокращения среднего расстояния диффузии ионов лития [1, 2]. В связи с этим целями данной работы явились изучение влияния условий фазообразования на катионное упорядочение, морфологию и электрохимические свойства материалов на основе Li1+xMnyNizO2+δ, а также поиск методов получения композитов «Li1+xMnyNizO2+δ ‒ углерод» с повышенными значениями электронной проводимости. В результате работы с помощью криохимического метода получены катодные материалы состава Li1.5Mn0.5Ni0.5O2 с удельной электрохимической емкостью более 160 мАч/г. По данным рентгеноструктурного анализа по методу Ритвельда, оптимизация условий синтеза позволяет уменьшить количество ионов Ni2+ в позициях Li+ с 8 % до 5,5 %. При этом, однако, наблюдается увеличение размера кристаллитов с 200 до 800 нм. Обнаружено и исследовано не описанное в литературе интенсивное взаимодействие Li1.5Mn0.5Ni0.5O2 с углеродом и промежуточными продуктами пиролиза органических соединений. При этом первой стадией взаимодействия является катионное разупорядочение Li1.5Mn0.5Ni0.5O2. Установлена низкотемпературная граница восстановительной деградации Li1.5Mn0.5Ni0.5O2 при нанесении пироуглеродных покрытий. Показано, что интенсивность взаимодействия снижается при использовании органических прекурсоров с высокими температурами плавления (T > 200˚C). В результате проведенных исследований предложен способ получения инертных проводящих покрытий путем пиролиза поливинилового спирта в инертной атмосфере в присутствии Li1.5Mn0.5Ni0.5O2. При помощи спектроскопии комбинационного рассеяния показано, что содержание проводящей sp2 - формы углерода в покрытии составляет более 70%, что благоприятствует достижению высоких электрохимических показателей. [1] Fergus J.W. // J. Power Sources. 2010. V. 195. P. 939 - 954. [2] Hashem A.M., Ashraf E., Ghany A., Nikolowsky K., Ehrenberg H. // Ionics. 2010. V. 16. P. 305 - 310.