Синтез и свойства LiNiO2, близкого к стехиометрическому составу, полученного комбинированным способом синтеза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Комбинированным методом получен никелат лития LiNiO2 c близким к стехиометрическому составом и изучены его характеристики. Установлено, что LiNiO2 обладает высокими электрохимическими свойствами, включая теоретическую емкость 250–270 мА/г, что делает его перспективным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов, альтернативным LiCoO2. Однако коммерческое использование LiNiO₂ ограничивается сложностями в достижении стехиометрического состава и высокой стоимостью традиционных методов синтеза. С помощью рентгенофазового анализа и спектрометрии идентифицированы образующиеся фазы и определен их химический состав. Для исследования структуры и морфологии использованы методы электронной микроскопии и Брунауэра–Эммета–Теллера. По разработанной технологической схеме получен никелат лития состава Li(0.98)Ni(1.02)O2, обеспечивающего формирование наноразмерных образцов с высокой удельной поверхностью и улучшенными электрохимическими характеристиками. Результаты подчеркивают потенциал LiNiO2 как конкурентоспособного катодного материала для литий-ионных аккумуляторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. И. Корнейков

Сахалинский государственный университет; Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.efremov@ksc.ru

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Россия, Южно-Сахалинск, 693000; Апатиты, 184209

В. В. Ефремов

Сахалинский государственный университет; Институт промышленных проблем экологии Севера

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск, 693000; Апатиты, 184209

С. В. Аксенова

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: v.efremov@ksc.ru

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Россия, Апатиты, 184209

К. А. Кесарев

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: v.efremov@ksc.ru

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Россия, Апатиты, 184209

О. И. Ахметов

Сахалинский государственный университет

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск, 693000

О. Б. Щербина

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: v.efremov@ksc.ru

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Россия, Апатиты, 184209

И. Р. Елизарова

Институт промышленных проблем экологии Севера

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Апатиты, 184209

И. Г. Тананаев

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: v.efremov@ksc.ru

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Россия, Апатиты, 184209

О. О. Шичалин

Сахалинский государственный университет

Email: v.efremov@ksc.ru
Россия, Южно-Сахалинск, 693000

Список литературы

  1. Collins D.H. // J. Power Sources. 1994. V. 52. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1016/0378-7753(94)87026-8
  2. Ohzuku T., Ueda A., Nagayama M. // J. Electrochem. Soc. 1993. V. 140. № 7. P. 1862. https://doi.org/10.1149/1.2220730
  3. Kalaiselvi N., Periasamy P., Thirunakaran R. et al. // Ionics (Kiel). 2001. V. 7. № 4–6. P. 451. https://doi.org/10.1007/BF02373583
  4. Minakshi M., Sharma N., Ralph D. et al. // Electrochem. Solid-State Lett. 2011. V. 14. № 6. P. A86. https://doi.org/10.1149/1.3561764
  5. Divakaran A.M., Minakshi M., Bahri P.A. et al. // Prog. Solid State Chem. 2021. V. 62. P. 100298. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2020.100298
  6. Wang R.-C., Lin Y.-C., Wu S.-H. // Hydrometallurgy. 2009. V. 99. № 3–4. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.08.005
  7. Monajjemi M., Mollaamin F., Thu P.T. et al. // Russ. J. Electrochem. 2020. V. 56. № 8. P. 669. https://doi.org/10.1134/S1023193520030076
  8. Sivajee Ganesh K., Purusottam Reddy B., Jeevan Kumar P. et al. // J. Electroanal. Chem. 2018. V. 828. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.09.032
  9. Kalyani P. // J. Power Sources. 2002. V. 111. № 2. P. 232. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(02)00307-5
  10. Ramesh Babu B., Periasamy P., Thirunakaran R. et al. // Int. J. Inorg. Mater. 2001. V. 3. № 4–5. P. 401. https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00023-X
  11. Thirunakaran R., Kalaiselvi N., Periasamy P. et al. // Ionics (Kiel). 2001. V. 7. № 3. P. 187. https://doi.org/10.1007/BF02419227
  12. Bianchini M., Roca‐Ayats M., Hartmann P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 31. P. 10434. https://doi.org/10.1002/anie.201812472
  13. Hata M., Tanaka T., Kato D. et al. // Electrochem. 2021. V. 89. № 3. P. 223. https://doi.org/10.5796/electrochemistry.20-65151
  14. Tolganbek N., Yerkinbekova Y., Kalybekkyzy S. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 882. P. 160774. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160774
  15. Shembelʹ E.M., Apostolova R.D., Aurbach D. et al. // Russ. J. App. Chem. 2014. V. 87. № 9. P. 1260. https://doi.org/10.1134/S1070427214090122
  16. Wang L., Chen B., Ma J. et al. // Chem. Soc. Rev. 2018. V. 47. № 17. P. 6505. https://doi.org/10.1039/C8CS00322J
  17. Divakaran A.M., Minakshi M., Bahri P.A. et al. // Prog. Solid State Chem. 2021. V. 62. P. 100298. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2020.100298
  18. Kalyani P., Kalaiselvi N. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2005. V. 6. № 6. P. 689. https://doi.org/10.1016/j.stam.2005.06.001
  19. Kalyani P., Kalaiselvi N., Renganathan N.G. // J. Power Sources. 2003. V. 123. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00458-0
  20. Kalyani P., Kalaiselvi N., Renganathan N.G. et al. // Mater. Res. Bull. 2004. V. 39. № 1. P. 41. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2003.09.021
  21. Mesnier A., Manthiram A. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. № 47. P. 52826. https://doi.org/10.1021/acsami.0c16648
  22. Välikangas J., Laine P., Hietaniemi M. et al. // Appl. Sci. 2020. V. 10. № 24. P. 8988. https://doi.org/10.3390/app10248988
  23. Bianchini M., Fauth F., Hartmann P. et al. // J. Mater. Chem. A. Mater. 2020. V. 8. № 4. P. 1808. https://doi.org/10.1039/C9TA12073D
  24. Pesterfield L. // J. Chem. Educ. 2009. V. 86. № 10. P. 1182. https://doi.org/10.1021/ed086p1182
  25. Tretyakov Yu.D., Martynenko L.I., Grigoriev A.N., Tsivadze A.Yu. // Inorg. Сhem. 2001. V. 1. Р. 378.
  26. Makhonina E.V., Pervov V.S., Dubasova V.S. // Russ. Chem. Rev. 2004. V. 73. № 10. P. 991. https://doi.org/10.1070/RC2004v073n10ABEH000896
  27. Рабинович В.А., Хавик Э.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1978. 334 с.
  28. Riewald F., Kurzhals P., Bianchini M. et al. // J. Electrochem. Soc. 2022. V. 169. № 2. P. 020529. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac4bf3
  29. Taha T.A., El-Molla M.M. // J. Mater. Res.Technol. 2020. V. 9. № 4. P. 7955. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.04.098
  30. Yan F.Y., Zhang H., Lai Q. // J. Sichuan University. 2002. V. 39. P. 918.
  31. Ohzuku T., Ueda A., Nagayama M. et al. // Electrochim. Acta. 1993. V. 38. № 9. P. 1159. https://doi.org/10.1016/0013-4686(93)80046-3
  32. Taha T.A., Elrabaie S., Attia M.T. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron 2018. V. 29. № 21. P. 18493. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9965-4
  33. Levi M.D., Aurbach D. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. № 31. P. 11693. https://doi.org/10.1021/jp0486402
  34. Umeda M., Dokko K., Fujita Y. et al. // Electrochim. Acta. 2001. V. 47. № 6. P. 885. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(01)00799-X
  35. Wang C., Appleby A.J., Little F.E. // Electrochim. Acta. 2001. V. 46. № 12. P. 1793. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(00)00782-9
  36. Ivanishchev A.V., Gridina N.A., Rybakov K.S. et al. // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 860. P. 113894. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.113894
  37. Чуриков А.В., Иванищев А.В., Запсис К.В. и др. // Электрохим. энергетика. 2007. T. 7. № 4. С. 169.
  38. Amin R., Ravnsbæk D.B., Chiang Y.-M. // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 162. № 7. P. A1163. https://doi.org/10.1149/2.0171507jes

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограммы образцов: а – Li0.25Ni1.75О2, б – Li0.35Ni1.65О2, в – Li0.64Ni1.36О2, г – Li0.98Ni1.02О2, д – Li0.524Ni1.476О2, е – Li0.79Ni1.21О2, ж – Li0.92Ni1.08О2, з – Li0.55Ni1.45О2, и – Li0.68Ni1.32О2, к – Li0.75Ni1.25О2.

Скачать (363KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ИК-спектр образца состава Li0.98Ni1.02O2.

Скачать (59KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Принципиальная технологическая схема получения никелата лития.

Скачать (251KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РЭМ-изображения образцов, Li0.79Ni1.21О2 (а) и Li0.98Ni1.02O2 (б).

Скачать (1011KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма комплексного импеданса Li0.79Ni1.21O2.

Скачать (56KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграмма комплексного импеданса Li0.98Ni1.02O2.

Скачать (61KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эквивалентная схема замещения.

Скачать (44KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025