ПОИСК И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МЕТАЛЛ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Цель работы: Разработка новых многоэлектронных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов и эффективных способов их синтеза; исследование кристаллической структуры и электрохимических свойств. Разработаны условия получения новых многоэлектронных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов - литий-избыточных оксифторидов Li1+x(MеMn3+)1-xO2-yFy, где Mе = Ti4+ и Nb5+, 0,2≤x≤0,288 и 0,05≤y≤0,15. Показано, что электрохимически активной парой в Ti-содержащих оксифторидах является, преимущественно, пара Mn3+/Mn4+, а в Nb-содержащих оксифторидах реализуется работа двух пар: Mn3+/Mn4+ при 3,3 – 3,4 В и O2-/O- при 4,1 – 4,3 В. Изучены способы получения смешанных Li/Na фосфатов ванадия Li3-xNaxV2(PO4)3 со структурой НАСИКОН в широким диапазоне x с использованием Li3V2(PO4)3 (анти-НАСИКОН, пр. гр. P21/c) и Na3V2(PO4)3 (НАСИКОН, пр. гр. C2/c). При циклировании с Na анодом установлено постепенное структурное превращение Li3V2(PO4)3 и Na3V2(PO4)3 и Na3V2(PO4)3 в Li2.4Na0.6V2(PO4)3. Образование ромбоэдрической смешанной фазы Li2NaV2(PO4)3 в ячейке с Li анодом происходит чрезвычайно быстро, на стадии сборки ячейки. Методом твердофазного синтеза с использованием механохимической активации получен анодный материал TiNb2O7, легированный ванадием, с кристаллической структурой сдвига Уодсли-Рота. Показано, что образцы с небольшим содержанием ванадия имеют увеличенный объем элементарной ячейки, несмотря на то, что ионный радиус V5+ меньше, чем у Ti4+ и Nb5+. Показано, что образцы Ti1-xVxNb2O7 обладают улучшенными электрохимическими характеристиками. Проведено сравнительное исследование двух подходов к увеличению межзеренной проводимости Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP): с использованием механической активации и введением легкоплавких добавок. Согласно данным спектроскопии электрохимического импеданса, механическая активация приводит к увеличению общей проводимости, в то время как введение легкоплавких добавок LiPO3 и Li2B4O7 в количестве 5 мас. % увеличивает его межзеренную проводимость.