В Сколтехе раскрыли сложную структуру дефектов в катодном материале для литий-ионных аккумуляторов — Naked Science
6 минут
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
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

Сегодня, 10:26
9 минут
НИУ ВШЭ

Психолингвисты из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Городского университета Нью-Йорка и Университета Штутгарта выяснили, чем отличается чтение на русском языке у разных групп читателей. Для этого они впервые использовали новый для билингвизма метод сравнения движения глаз взрослых носителей русского языка, русскоязычных детей и взрослых билингвов с разным уровнем владения языком.

Вчера, 19:28
9 минут
Мария Азарова

На фоне новостей о введении обязательной вакцинации для некоторых категорий жителей российских регионов встает логичный вопрос, а какой вакциной все же прививаться. И если о разработанном в Центре Гамалеи «Спутнике-V» в последние месяцы мы слышали многое, то по второму российскому препарату — «ЭпиВакКороне» — в международном научном журнале не публиковали и окончательных результатов исследований. Сегодня директор центра «Вектор» рассказал некоторые подробности о своей вакцине.

12 июня
58 минут
Николай Цыгикало

Грохот уходящих в космос ракет, гигантские столбы огня, колоссальная сила, превосходящая силу тяжести. Форсажный рев боевых самолетов. Самое громкое и мощное силовое устройство человека. Все это — канал особой формы и особых свойств, радикально изменивший человечество. В чем его суть и как происходит трудное рождение сверхзвука — читайте в нашем материале.

15 июня
4 минуты
Сергей Васильев

Галактические нити крупномасштабной структуры Вселенной тянутся на сотни миллионов световых лет — и, как оказалось, вращаются, увлекая в движение все свои галактики.

12 июня
9 минут
Василий Парфенов

Российские эпидемиологи считают, что в столице могла появиться своя разновидность вируса SARS-CoV-2. Кроме того, по мнению специалистов Центра имени Гамалеи, сейчас важным является индийский штамм коронавируса. По отношению к нему активность сывороток у вакцинированных и переболевших Covid-19 снижена в 2-3 раза.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

27 мая
51 минута
Александр Березин

Хотя в прессе много пишут об исключительно редких «побочках» от вакцин, практика показывает, что бояться надо совсем другого. Самым страшным врагом привитого остается... коронавирус. Даже после вакцин Pfizer или Moderna от него иногда умирают — и подобных случаев уже сотни. Разумеется, среди непривитых таких на порядки больше, но погибшим и членам их семей от этого не легче. Еще хуже то, что две из трех российских вакцин, похоже, защищают от ковида намного слабее Pfizer и Moderna. Это довольно странно с учетом того, что третий российский препарат в этом плане не уступает западным аналогам. Почему российские власти финансируют миллионные тиражи слабой вакцины, имея в распоряжении вполне полноценную?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: