ИСТИНА

Фторидофосфаты натрия и переходных металлов с формулой Na2MPO4F (M = Fe, Co, Mn) представляют перспективный класс соединений для использования в катодах литий- и натрий-ионных аккумуляторов по двум причинам: теоретической возможности извлечь более одного иона ЩМ на формульную единицу (с окислением d-катиона до с.о. +4) и достаточно высоким рабочим потенциалом в случае M=Co и Mn [1]. В результате возможно достижение достаточно высокой теоретической энергии, в случае усредненного рабочего потенциала 4.5 В составляющей 550 Вт*ч/кг из расчета на 1 ион ЩМ. Na2MPO4F (M=Fe, Co) состоит из чередующихся слоев ионов натрия и слоев взаимосвязанных полиэдров FeO4F2 and PO4; Na2MnPO4F обладает каркасной структурой, которой не присущи хорошие диффузионные характеристики слоистой структуры, но которая может быть более циклически стабильна. В настоящей работе основное внимание уделено гидротермальному синтезу Na2MPO4F (M=Co, Fe) и изучению зависимости его морфологии и электрохимических свойств от условий синтеза. Катодные материалы на основе полученных образцов Na2CoPO4F демонстрируют более 50% разрядной емкости из расчета на 1 ион ЩМ несмотря на сильную аморфизацию в процессе циклирования. Na2FePO4F демонстрирует более 80% теоретической емкости из расчета на 1 ион ЩМ. Также установлена возможность получения Na2MnPO4F и твердых растворов составов Na2Co1-xMnxPO4F (х=0.2, 0.4, 0.6, 0.8) и Na2Mn1-xFexPO4F (х=0.2, 0.4, 0.6) гидротермальным методом. Na2Co1-xMnxPO4F (х= 0.2, 0.4) изоструктурны Na2CoPO4F. На настоящий момент катодные материалы на основе гидротермально полученных Na2MnPO4F и Na2Mn0.6Fe0.4PO4F демонстрируют разрядную емкость на 1 ион ЩМ 5% и 10% соответственно. Слабая электрохимическая активность Mn может быть связана с проявлением эффекта Яна-Теллера в полиэдре Mn+3 и медленной диффузией ионов ЩМ; для уменьшения диффузионных ограничений был получен Na2MnPO4F с малым размером частиц: около 100 нм. [1] Khasanova, N.R., et al. New Form of Li2FePO4F as Cathode Material for Li-Ion Batteries // Chemistry of materials, 2012. 24(22): p. 4271-4273.