ПОИСК И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МЕТАЛЛ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Объектом исследования являются высокоэнтропийные анодные материалы со структурой шпинели и высокоэнтропийные катодные материалы со слоистой структурой для литий- и натрий-ионных аккумуляторов. Цель работы в 2024 году - 1) Разработка условий механохимического и механохимически стимулированного твердофазного синтеза высокоэнтропийных анодных материалов (M1,M2,M3,M4,M5)3O4 со структурой шпинели для литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) и исследование их структурных и электрохимических свойств; 2) Исследование условий синтеза высокоэнтропийных катодных материалов состава Nax(M1,M2,M3,M4,M5)O2 со слоистой структурой для натрий-ионных аккумуляторов (НИА). Высокоэнтропийные шпинели состава (Cr,Fe,Mn,Co,Ni)3O4 были получены путем механической активации (МА) и соосаждения смеси соответствующих оксидов/солей с последующим отжигом при температурах 500, 700 и 1000 °С в течение 2 ч. На дифрактограммах продуктов присутствует набор рефлексов, относящихся к структуре кубической шпинели с пр. гр. Fd-3m. Электрохимические свойства полученных материалов исследовали в гальваностатическом режиме в диапазоне напряжения 0.01–3.0 В при плотности тока 500 мА/г и комнатной температуре. Образцы изначально демонстрируют высокую удельную емкость разряда/заряда – 1333.6/665.6 мА•ч/г, однако характеризуются быстрым ее снижением. После добавочного измельчения с углеродом доля субмикронных частиц значительно увеличивается, что приводит к увеличению удельной емкости. Высокоэнтропийные слоистые оксиды Na1+xTi0,2Mn0,2Fe0,2Co0,2Ni0,2O2 со структурой O3 и различным избытком натрия (x = 0, 0,1 и 0,2) были получены методом твердофазного синтеза с использованием МА смеси Na2CO3 с различным x с оксидами TiO2, MnO2, α-Fe2O3, Co3O4 и NiO и последующего отжига при 950 °C в течение 4 ч на воздухе. Показано, что увеличение содержания натрия в Na1+xTi0,2Mn0,2Fe0,2Co0,2Ni0,2O2 приводит к понижению коэффициента диффузии ионов натрия. Напротив, NaTi0,2Mn0,2Fe0,2Co0,2Ni0,2O2 без избытка натрия демонстрирует превосходные электрохимические характеристики, особенно при повышенных температурах.