ИСТИНА

Фазовые превращения, происходящие при (де)интеркаляции щелочного металла (например, лития или натрия) имеют определяющее влияние на электрохимические свойства катодных материалов металл-ионных батарей. Одним из наиболее изученных примеров в этой области является хорошо известный катодный материал LiFePO4 со структурой оливина[1]: вследствие термодинамических особенностей при (де)интеркаляции лития происходит фазовый переход с образованием обогащенной и обедненной литием фаз, вследствие чего (де)интеркаляция лития происходит медленнее, чем в материалах с однофазным механизмом извлечения/внедрения лития при прочих равных условиях. Известно, что кинетические факторы могут влиять на фазовые трансформации, например, в малых частицах LiFePO4 (<30 нм) наблюдается преимущественно однофазный механизм с образованием твердого раствора LixFePO4[2]. Кроме того, есть и другие факторы, оказывающие влияние на фазовые превращения, которые происходят в материалах при кинетическом контроле. Так, катионное разупорядочение в M2 позиции (позиция d-металла в структуре оливина) снижает возможность формирования новой (обогащенной или обедненной литием) фазы и способствует таким образом увеличению общего вклада однофазного механизма в процесс (де)интеркаляции лития. Нами были изучены фазовые превращения оливинов LiMPO4 (M = Fe, Mn, Co, Ni), где наблюдался этот эффект, что было подтверждено независимо электрохимическими методами и in-situ рентгеновской дифракцией[3]. В докладе будет проведено подробное обсуждение синтеза и электрохимических свойств твердых растворов оливинов с общей формулой Li(Fe, Mn, Co)PO4, а также фазовых превращений, происходящих в процессе (де)интеркаляции лития.