ИСТИНА

Создание эффективных литий-воздушных аккумуляторов включает разработку наиболее эффективных электрокатализаторов, обладающих электронно-ионной проводимостью и высокой площадью границ кристаллов для протекания на них обратимой реакции восстановления кислорода[1]. Ультрадисперсные материалы на основе диоксида марганца в целом удовлетворяют этой задаче, множество их форм отличаются огромным разнообразием модификаций и способностью образовывать различные анизотропные туннельные структуры. При этом может меняться как зарядо-транспортные свойства, так и химическое состояние центрального атома, что главным образом определяет электрохимическую активность таких материалов[2]. Основной целью работы является синтез и исследование электрокаталитических наноструктурированных материалов на основе α-MnO2 для положительного электрода литий-воздушного перезаряжаемого источника тока. В работе была решена задача оптимизировать методики синтеза нитевидных кристаллов, нанотрубок и сферических частиц α-MnO2, а также исследовать состав, структуру и функциональные свойства полученных материалов в зависимости от условий синтеза. Для получения нитевидных кристаллов и нанотрубок был использован метод гидротермального синтеза; для получения сферических частиц и нитевидных кристаллов, не содержащих аммония в структуре, использован растворный метод, не требующий применения гидротермальной обработки. Было показано, что катионный состав образцов с различной морфологией существенно отличается, что обуславливает различие электрохимических свойств. Исходя из предполагаемого механизма катодного процесса, эффективность электрокатализатора должна быть обусловлена его высокой электронной и ионной проводимостью. Однако определению этих параметров для α-MnO2 уделяется очень мало внимания в литературе. В настоящей работе была изучена зависимость электронной и литиевой проводимости α-MnO2 от морфологии и условий синтеза. Электронная проводимость определялась путём электрофизических измерений четырёхконтактным методом. Литиевая проводимость характеризовалась по величине коэффициента диффузии лития, определённой по данным спектроскопии электрохимического импеданса, а также циклирования модельных Li/MnO2 ячеек в гальваностатическом и потенциодинамическом режимах.