Электродные материалы для натрий-ионного аккумулятора на основе полианионных соединений

Объект исследования - материалы для положительного электрода НИА на основе NaFePO₄ (аморфный, маричит, композиционный), Na₃V₂(PO₄)₃ и отрицательного электрода НИА на основе Na₂Ti₃O₇. Цель исследования - разработка функциональных материалов для положительного и отрицательного электродов для натрий-ионного аккумулятора. Разработаны два новых простых метода синтеза (на основе метода Печини и ДМСО-метод) для синтеза функциональных материалов на основе NaFePO₄ со структурой маричита (m-NFP/C) для положительного электрода НИА. Установлено, что механохимическая активация m-NFP/C является необходимым условием для увеличения обратимой ёмкости. Оптимальной методикой синтеза функционального материала на основе Na₂Ti₃O₇/С выбран твердофазный синтез из мезопористого оксида титана. Определены физико-химические свойства синтезированных материалов. Определена разрядная емкость синтезированных материалов в широком диапазоне токовых нагрузок. При гальваностатическом циклировании разрядная емкость при токе 0,1С составила 150, 116, 150 мАч г-1 для m-NFP/C, NVP/C и Na₂Ti₃O₇/С соответственно. Рассчитанные эффективные коэффициенты диффузии ионов натрия в материалах на основе NaFePO₄/С и Na₃V₂(PO₄)₃/С по порядку составили 10⁻¹⁴ см² с⁻¹ и 10⁻¹² см² с⁻¹ для Na₃V₂(PO₄)₃/Ag/С, что сопоставимо со значением коэффициента диффузии иона Li в литийсодержащих материалах. Повышена функциональная эффективность Na₃V₂(PO₄)₃/С. В результате оптимизации условий термообработки (отжиг при 600°С) и включения 0,2% серебра в композитный материал NVP/C были получены высокие значения ёмкости для режимов быстрого заряда/разряда. Разрядные ёмкости Na₃V₂(PO₄)₃/C/Ag составили 117,2; 112,5 и 83,5 мАч г−1 при плотностях тока 11, 110, и 880 мА г−1 (≈0,1С, 1С, 8С), соответственно. С помощью метода электрохимического импеданса установлено, что причиной деградации натрийсодержащих материалов при циклировании является увеличение сопротивления твёрдоэлектролитной пленки, образующейся в результате разложения электролита.