ПОИСК И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МЕТАЛЛ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Цель работы на 2021 г.: разработка новых классов электродных материалов на основе смешанно-анионных соединений переходных и щелочных металлов для металл-ионных (литий- и натрий-) аккумуляторов и эффективных способов их синтеза; исследование кристаллической структуры, проводящих и электрохимических свойств, механизма обратимой интеркаляции ионов щелочных металлов и продуктов электрохимического Na/Li обмена; моделирование устойчивости смешанных Na/Li соединений и диффузионных процессов. Разработаны эффективные способы получения натрийсодержащих катодных материалов на основе смешанно-анионных соединений в наноструктурированном состоянии и их поверхностного модифицирования электронопроводящим углеродом. Методом in situ дифракции синхротронного излучения изучен механизм твердофазной реакции взаимодействия VPO4 и NaF c образованием Na3V2(PO4)2F3. Показано, что снижение размеров частиц и увеличение концентрации дефектов в результате механической активации позволяет перевести реакцию в разряд быстропротекающих. Проведен сравнительный анализ электрохимических свойств полученных соединений. Показано, что комбинирование различных полианионов может быть использовано для варьирования окислительно-восстановительного потенциала за счет индуктивного эффекта. Установлено, что в процессе циклирования NaFe3(SO4)2(OH)6, независимо от природы интеркалируемого иона (Na+ или Li+), реализуется редко наблюдаемое обратимое кристаллическое/аморфное превращение. Синтезированные натрийсодержащие соединения рассмотрены в качестве матриц для обратимой интеркаляции ионов Li+; установлено, что образующиеся при этом соединения обладают различной степенью Na/Li ионного обмена, которая зависит от кристаллической структуры катодного материала, наличия и структурного подобия Li-аналога. Проведено моделирование устойчивости смешанных Na/Li соединений и диффузионных процессов.