Журнал неорганической химии, 2020, T. 65, № 4, стр. 534-541

Твердый раствор со структурой α-NaFeO2 в системе Li1 + yCoO2–Li1 + yMnO2–Li1 + yNiO2–Li1 + yFeO2

Г. Д. Нипан a, М. Н. Смирнова a*, Д. Ю. Корнилов b, М. А. Копьева a, Г. Е. Никифорова a, Н. П. Симоненко a, С. П. Губин a

a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

b ООО “АкКо Лаб”
129110 Москва, ул. Гиляровского, 65/1, Россия

* E-mail: smirnova_macha1989@mail.ru

Поступила в редакцию 21.10.2019
После доработки 21.11.2019
Принята к публикации 27.11.2019

Аннотация

Методом рентгенофазового анализа (РФА) исследованы образцы номинальных составов Li1.1Mn– x(Ni0.33Co0.33Fe0.33)xO2 (0 ≤ х ≤ 1), синтезированные методом сжигания геля с крахмалом. Получен гомогенный образец состава Li1.1Ni0.27Mn0.20Co0.27Fe0.27O2 со структурой α-NaFeO2. По данным РФА оценена протяженность твердого раствора со структурой α-NaFeO2 вдоль концентрационных медиан изобарно-изотермического тетраэдра Li1 + yNiO2–Li1 + yMnO2–Li1 + yCoO2–Li1 + yFeO2. Выявлена непрерывность твердого раствора Li(Ni,Mn,Co,Fe)O2 для коноды Li1 + yCoO2–Li1 + yNi0.33Mn0.33Fe0.33O2, ограниченность для коноды Li1 + yNiO2–Li1 + yMn0.33Co0.33Fe0.33O2 и узкий интервал гомогенности для коноды Li1 + yMnO2–Li1 + yNi0.33Co0.33Fe0.33O2. Проанализировано изменение параметров элементарной ячейки Li(Ni,Mn,Co,Fe)O2 в зависимости от катионного состава. Образцы Li1.1Ni0.10Mn0.10Co0.70Fe0.10O2, Li1.1Ni0.70Mn0.10Co0.10Fe0.10O2 и Li1.1Ni0.60Mn0.13Co0.13Fe0.13O2 протестированы в качестве катодов литий-ионного аккумулятора.

Ключевые слова: твердые растворы, материалы ЛИА

DOI: 10.31857/S0044457X20040133

Список литературы

  1. Mizushima K., Jones P.C., Wiseman P. J. et al. // Mater. Res. Bull. 1980. V. 15. № 6. P. 783. https://doi.org/10.1016/0025-5408(80)90012-4

  2. Ohzuku T., Makimura Y. // Chem. Lett. 2001. V. 30. № 7. P. 642. https://doi.org/10.1246/cl.2001.642

  3. Nipan G.D., Klyndyuk A.I. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 2. P. 135. https://doi.org/10.1134/S0020168519020080

  4. Noh H.-J., Youn S., Youn C.S. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 233. P. 121. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.01.063

  5. Zhang X., Yu C., Huang X. et al. // Electrochim. Acta. 2012. V. 81. P. 233. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.07.069

  6. Meng Y.S., Wu Y.W., Hwang B.J. et al. // J. Electrochem. Soc. 2004. V. 151. P. A1134. https://doi.org/10.1149/1.1765032

  7. Samarasingha P.B., Wijayasinghe A., Behm M. et al. // Solid State Ionics. 2014. V. 268. P. 226. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2014.07.012

  8. Idemoto Y., Matsui T. // Electrochem. Japan. 2007. V. 75. № 10. P. 791. https://doi.org/10.5796/electrochemistry.75.791

  9. Wilcox J., Patoux S., Doeff M. // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 156. № 3. P. A192. https://doi.org/10.1149/1.3056109

  10. Hilmi J.M., Sabirin M.N., Yahya R. et al. // Adv. Mater. Res. 2012. V. 501. P. 56. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.501.56

  11. Son J.-T., Cairns E. // Korean J. Chem. Eng. 2007. V. 24. № 5. P. 888. https://doi.org/10.1007/s11814-007-0060-4

  12. Mofid W. El, Dissertation. Synthesis and characterization of novel cathode material with improved specific capacity and safety for lithium ion batteries. Techniscen Universität Ilmenau. 2016. 121 p. urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000524

  13. Wilcox J. D., Rodrigues E.E., Doeff M.M. // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 156. № 12. P. A1011. https://doi.org/10.1149/1.3237100

  14. Nipan G.D., Smirnova M.N., Kop’eva M.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 10. P. 1304. [Нипан Г.Д., Смирнова М.Н., Копьева М.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 10. С. 1111.]https://doi.org/10.1134/S0036023619100103

  15. Nipan G.D., Smirnova M.N., Kop’eva M.A. et al. // J. Phase Equilibria and Diffusion. 2019. V. 40. № 5. P. 725. https://doi.org/10.1007/s11669-019-00758-4

  16. Shunmugasundaram R., Arumugam R.S., Dahn J.R. // Chem. Mater. 2015. V. 27. № 3. P. 757. https://doi.org/10.1021/cm504583y

  17. Lee S.-W., Kim H., Kim M.-S.J. et al. // Power. Sources. 2016. V. 315. P. 261. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.03.020

  18. Zhang X., Jiang W.J., Mauger Qilu A. et al. // J. Power. Sources. 2010. V. 195. № 10. P. 1292. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.09.029

  19. Mohanty D., Gabrish H. // J. Power. Sources. 2012. V. 220. P. 405. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.08.005

  20. McCalla E., Rowe A.W., Shunmugasundaram R. et al. // Chem. Mater. 2013. V. 25. № 6. P. 989. https://doi.org/10.1021/cm4001619

  21. Antaya M., Ceams K., Preston J.S. et al. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. P. 2799. https://doi.org/10.1063/1.357514

  22. Li H., Chen G., Zhang B. et al. // Solid State Commun. 2008. V. 146. P. 115. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2008.02.006

  23. Nayak P.K., Grinblat J., Levi M. et al. // J. Solid State Electrochem. 2015. V. 19. P. 2781. https://doi.org/10.1007/s10008-015-2790-2

Дополнительные материалы отсутствуют.