Многокомпонентные катодные материалы для энергоемких литий-ионных аккумуляторов

• Автор: Зотова, Анна Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Литий-ионный аккумулятор. Актуальные задачи

в создании новых электродных материалов

1.1.1. Принцип работы литий-ионного аккумулятора

1.2. Транспортные характеристики катодных материалов ЛИА.

Теория

1.2.1. Термодинамические модели

1.2.2. Кинетические модели

1.2.3. Известные методы улучшения транспортных характеристик катодных материалов. Эксперимент
1.3. Многокомпонентные катодные материалы
1.3.1. Композиционные катодные материалы
1.3.1.1. Композиты на основе нескольких
электрохимически активных фаз
1.3.1.1.1. Композиты со структурой ядро-оболочка
1.3.1.1.2. Композиционные материалы содержащие метастабильные твердые растворы
1.3.2. Многокомпонентные однофазные
катодные материалы
1.4. Модифицирование поверхности
однофазных катодных материалов
1.4.1. Углеродное покрытие катодных материалов
1.4.2. Покрытие катодных материалов
оксидами металлов
1.4.3. Покрытие катодных материалов
фторидами металлов
1.5. Обоснование целей работы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Реактивы и оборудование
2.2. Методы синтеза композитных катодных материалов
2.2.1. Методы синтеза композитных катодных
материалов серии БМ
2.2.2. Методы синтеза композитных катодных
материалов серии ШС
2.2.3. Методы синтеза многокомпонентных
однофазных катодных материалов
2.3. Нанесение покрытий на однофазные катодные материалы
2.4. Методы исследований
2.4.1. Электрохимические испытания катодных материалов
2.4.1.1. Приготовление катодной массы и
изготовление электродов
2.4.1.2. Конструкция и сборка электрохимических
ячеек для испытаний
Глава 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Композиционные катодные материалы.
3.1.1. Композиционные катодные материалы
серии БМ
3.1.2. Композиционные катодные материалы
серии БМС
3.2. Однофазные катодные материалы
для литий-ионных аккумуляторов
3.2.1. Разработка метода синтеза однофазных катодных материалов на основе тройных смешанных оксидов
3.2.1.1. Однофазные катодные материалы,
синтезированные золь-гель методом
3.2.1.2. Однофазные катодные материалы,
синтезированные методом соосаждения

3.3. Нанесение покрытий на однофазные катодные материалы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
шГо2 — тьердыя рйСТВОр—^|Г — Н*' СЧ«еП^8ЯН>!1 *— иМп*Ог
Ы№2+2/2^ 4п4* 1/
Рис. 8 Фазовая диаграмма по результатам работы [106].
На практике, получаемые составы из этой системы обычно содержат небольшие количества трехвалентных марганца и никеля (меньше тех значений, которые можно ожидать из вышеприведенных данных). Таким образом, рассмотренные системы дают метастабильные слоистые структуры.
Идея введения марганца в твердые растворы 1л-Со-№-0 кажется весьма привлекательной, поскольку его наличие уменьшает стоимость материала и повышает его термическую стабильность и безопасность. Действительно, такие составы были более устойчивы при цитировании по сравнению с 1лСо02 и смешанными оксидами системы 1л-Со-№-0 [107]. При образовании твердых растворов в системах с одновременным присутствием никеля и марганца встает вопрос об их степенях окисления. Было доказано с использованием метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) [108], что в 1.1' Со |ц№ | /3Мп, /3 02 степени окисления Со, № и Мл +3, +2 и +4, соответственно. Структурные и электрохимические свойства У[№хСо,.2хМпх]02 (1/4 < х < 1/2) подробно изучены в [108]. С увеличением содержания никеля, как и в случае твердых растворов на основе кобальта и никеля, увеличиваются параметры решетки, что вызвано