2 июня
Сколтех

В Сколтехе раскрыли сложную структуру дефектов в катодном материале для литий-ионных аккумуляторов

4.3

Ученые Сколтеха исследовали гидроксильные дефекты катодного материала литий-фосфата железа который широко используется в коммерческих литий-ионных аккумуляторах. Проведенное исследование не только помогает лучше понять химические особенности этого материала, но и позволяет усовершенствовать процесс его изготовления с целью предотвращения появления внутренних структурных дефектов, неблагоприятно сказывающихся на его характеристиках.

В Сколтехе раскрыли сложную структуру дефектов в катодном материале для литий-ионных аккумуляторов / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Chemistry. Литий-фосфат железа LiFePO4 − безопасный, стабильный и экономичный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов, который, несмотря на его низкую проводимость и невысокую плотность энергии, был успешно оптимизирован под практические применения. Тем не менее, ученые продолжают активно исследовать его свойства, в частности, влияние структурных дефектов на электрохимические характеристики материала.

«Хорошо известно, что у материалов LiFePO4, как правило, существует значительное количество антиструктурных точечных дефектов Li/Fe, возникающих при изменении положения атомов Li и Fe в кристаллической решетке. Однако до нас никто не высказывал предположений, что в этом материале дефекты могут активно развиваться и в области РО4.

Мы установили, что в отдельных случаях анион PO4 может замещаться четырьмя или пятью группами OH, что негативно сказывается на электрохимических характеристиках аккумуляторов с катодами из LiFePO4. Такие дефекты называют ОН-дефектами или, иначе, гидроксильными дефектами гидрогранатного типа», − поясняет первый автор статьи старший научный сотрудник Сколтеха Дмитрий Аксенов.

Сотрудники Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) старший научный сотрудник Дмитрий Аксенов, профессор Станислав Федотов и профессор Артем Абакумов и их коллеги исследовали гидроксильные дефекты в LiFePO4, применив комбинированный вычислительно-экспериментальный подход, сочетающий в себе расчеты методами теории функционала плотности и дифракцию нейтронов. Исследователям удалось также подтвердить полученные результаты в эксперименте на образце LiFePO4.

«Дефекты OH – феномен, хорошо известный в геологии, однако в материаловедении он не так глубоко исследован. Наличие ОН-дефектов в LiFePO4 можно было бы предвидеть и раньше, если бы удалось провести параллель с его структурными аналогами в группе минералов оливина. Поэтому главный вывод из нашей работы заключается в том, что искать новые знания следует не только в своей области, но и в других областях», − отмечает Дмитрий Аксенов.

Обнаружить ОН-дефекты не так просто, и их появление вполне возможно в коммерческих материалах LiFePO4, поэтому важно уметь контролировать влияние этих дефектов на качество материала, считает Аксенов. «На первый взгляд, самым простым практическим выводом из этого исследования должны стать попытки изменить процесс синтеза материала таким образом, чтобы полностью исключить вероятность появления гидроксильных дефектов в материалах LiFePO4.

Однако, как показывает опыт, целесообразнее все-таки постараться «приручить» дефекты, обернув в нашу пользу, нежели пытаться от них избавиться. Так что у данной работы явно ожидается продолжение», − добавляет Станислав Федотов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
7 часов назад
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

Вчера, 18:54
Мария Азарова

Ученые получили снимок планеты 2M0437b, которая сформировалась не более пяти миллионов лет назад и до сих пор остается чрезвычайно горячей.

3 часа назад
Мария Азарова

В Великобритании провели крупное популяционное исследование с участием более 32 миллионов человек. Авторы работы изучили неврологические осложнения, связанные с вакцинами ChAdOx1nCoV-19 и BNT162b2, а также после самого Covid-19.

7 часов назад
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

22 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: