|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
«Катодный материал LFMP из экономически целесообразных прекурсоров»НИР
"LFMP cathode material from economically viable precursors"
- Руководитель НИР: Антипов Е.В.
- Ответственный исполнитель: Дрожжин О.А.
- Участники НИР: Алексеева А.М., Бабкин А.В., Жарикова Э.В., Курашкина А.А., Маренко А.П., Неструев М.О., Пресняков И.А., Розова М.Г., Сергеев В.Г., Шлыкова Ю.В.
- Подразделение: НИЛ материалов для электрохимических процессов
- Срок исполнения: 30 января 2024 г. - 28 февраля 2025 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): № 83 от «05» июня 2024 года (250/24)
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.33 Электрохимия
- Классификатор OECD: Электрохимия
-
Ключевые слова:
катодный материал, фосфат лития-железа-марганца, литий-ионный аккумулятор, оливин, катодный материал, фосфат лития-железа-марганца, литий-ионный аккумулятор, оливин
cathode material, lithium ion battery, lithium iron manganese phosphate, olivine -
Описание:
Выбор экономически целесообразного исходного сырья для катодных материалов LiFePO4 (LFP) и LiFe0.5Mn0.5PO4 (LFMP). Отработка методов синтеза
-
Abstract:
The main problem of LiFePO4 (LFP) cathode materials is their low energy content compared to oxide materials. The solution to this problem is to increase the working potential of the cathode by partially replacing Fe with Mn (LFMP cathode materials). Thus, the development of advanced, easily scalable methods for the synthesis of LFP and LFMP using inexpensive precursors will make it possible to achieve competitive characteristics of cathode materials and make the production technology economically feasible both for the domestic and in the future for the world market
-
Планируемые результаты:
1. Определение наилучших условий получения материалов LiFeP04 (LFP) и LiFeo.sМno.sP04 (LFМP) 2. Характеризация материалов, документирование методики синтеза LiFeP04 и LiFeo.sМno.sP04
-
Научный задел:
4 Научный задел Указываются основные ранее полученные результаты (за последние 3 года), связанные непосредственно с темой НИОКР, которые могут быть использованы для достижения цели Уникальная комбинация электрохимических, неорганических и кристаллохимических подходов для синтеза и характеризации неорганических материалов позволяет группе разработчиков из Химического факультета МГУ создавать максимально эффективные методы получения электродных материалов. Разработанные в ходе предыдущей работы лабораторные методы синтеза LiFePO4 с рекордными электрохимическими характеристиками обуславливают высокую вероятность успешного выполнения целей и задач программы в случае привлечения Химического факультета МГУ в качестве соисполнителя. Богатый экспериментальный опыт, накопленный участниками группы в ходе работы по развитию гидро- и сольвотермальных методов синтеза фосфатных материалов, позволяет избежать типичных ошибок исследователей, возникающих при попытках разработать новую методику синтеза этих материалов; так, в публикациях группы содержатся результаты комплексного исследования дефектов структуры фосфатных материалов, которые как ухудшают электрохимические свойства катодов, так и улучшают их.
- Добавил в систему: Антипов Евгений Викторович
Источник финансирования НИР
| Хоздоговор, «Электрохимические накопители энергии» |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 30 января 2024 г.-30 июня 2024 г. | Выбор экономически целесообразного исходного сырья для катодных материалов LiFeP04 (LFP) и LiFeo.sМno.sP04 (LFMP). |
| Результаты этапа: В ходе текущего этапа проекта работа была направлена на решение нескольких задач, связанных с разработкой экономически эффективных технологий синтеза фосфатных катодных материалов. Были рассмотрены две ключевые методики: сольвотермальный синтез с использованием оксидов d-катионов и метод соосаждения с последующим высокотемпературным литированием. На этом этапе основные усилия были направлены на отработку методов в применении к фосфату лития-железа. Емкость образцов, получаемых в рамках первого метода, составляет 140~145 мАч/г; вторая методика позволяет получать LFP с емкостью более 160 мАч/г. Предварительные данные говорят о перспективности предложенных условий синтеза для получения марганец-содержащих фосфатов (по меньшей мере в случае сольвотермального метода синтеза: емкость LFMP составляет 135 мАч/г). Дальнейшая работа будет направлена на оптимизацию морфологии и электрохимических свойств материалов, анализу и повышению насыпной плотности и развитию методики для получения материалов LFMP с высокой удельной емкостью. | ||
| 2 | 1 июля 2024 г.-28 февраля 2025 г. | Электрохимическая характеризация LFP и LFMP в различных электролитах. |
| Результаты этапа: В ходе работы были исследованы различные подходы для получения катодных материалов LFMP, большая часть из которых разрабатывается нами впервые. Основной сложностью при работе с этими материалами является, по-видимому, склонность к образованию различного вида дефектов при отклонении от стехиометрии или «нужного» реакционного пути. Нам удалось обнаружить различные факторы, влияющие на фазовый состав, морфологию и электрохимические свойства материалов; полученный в ходе выполнения договора опыт экспериментальной работы с изучаемой системой является обширным и уникальным. По итогам проведенных исследований были достигнуты следующие характеристики катодных материалов: для LFP емкость ~160 мАч/г, насыпная плотность ~1.1 г/см3 (см. отчет за первый этап работ по договору); для LFMP емкость ~145 мАч/г, насыпная плотность ~1.0 г/см3. Циклируемость материалов находится на хорошем уровне: деградация за цикл на треть меньше заложенного в ТЗ параметра (0.042%/цикл против 0.067%/цикл). Хотя не все из достигнутых характеристик материалов полностью удовлетворяют требованиям ТЗ, полученные на сегодняшний день результаты позволяют ожидать улучшения ряда параметров при дальнейшей разработке. Так, величины насыпной плотности утряски измерены для относительно небольшого количества образцов (менее 10 г) и с большой вероятностью превысят заложенные в ТЗ 1.2 г/см3 при масштабировании методики синтеза. Наиболее перспективные направления для получения LFMP, в т.ч. с точки зрения патентной чистоты и экономической целесообразности – формирование фазы смешанного фосфата Fe и Mn из оксидов Fe2O3 и MnO2 в сольвотермальных условиях с последующим высокотемпературным литированием и сольвотермальный синтез литийсодержащего фосфата из тех же источников d-катионов. Также достаточно перспективным является методика соосаждения оксалатов, не требующая инертной среды для стабилизации степени окисления +2 у катионов железа. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".