ИСТИНА

Целью данной работы является оптимизация метода синтеза катодного материала на основе фосфата KVPO4O для металл-ионных аккумуляторов. Фосфаты состава AVPO4O (A = Li, Na, K) являются перспективными катодными материалами для металл-ионных аккумуляторов. Уникальная кристаллическая структура обеспечивает быстрый транспорт ионов лития/калия за счет обширных протяженных полостей и каналов. Данные катодные материалы демонстрируют высокие скорости разряда (вплоть до 90 секунд) с сохранением более 70% от первоначальной удельной емкости, вследствие чего способны составить серьезную конкуренцию коммерциализированным высокомощным катодным материалам, таким как NaSICON, после надлежащей оптимизации морфологии и химического состава. Исследование данных материалов поможет заложить базис для последующего поиска и синтеза электродных материалов для калий-ионного аккумулятора. Задачами проекта являются а) Поиск методов синтеза катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов на основе фторидофосфата состава KVPO4O, демонстрирующих удельную емкость не менее 50% от теоретической при скорости циклирования не менее 0.1С, а также способный работать при высоких токах заряда/разряда (10С и выше). б) Оптимизация керамического и гидротермального методов получения, подбор условий синтеза катодного материала для достижения заявленных электрохимических показателей. в) Физико-химическая аттестация катодных материалов на основе KVPO4O с использованием рентгенодифракционных и электрохимических методов

The purpose of this work is to optimize the method of synthesis of cathode material based on KVPO4O phosphate for metal-ion batteries. Phosphates of composition AVPO4O (A = Li, Na, K) are promising cathode materials for metal-ion batteries. A unique crystal structure provides fast transport of lithium / potassium ions due to extensive long cavities and channels. These cathode materials exhibit high discharge rates (up to 90 seconds) with a retention of more than 70% of the original specific capacity, thereby making it possible to seriously compete with commercial high-power cathode materials, such as NaSICON, after proper optimization of morphology and chemical composition. The study of these materials will help lay the basis for the subsequent search and synthesis of electrode materials for a potassium-ion battery. The tasks of the project are a) Search for methods for synthesizing cathode materials for metal-ion batteries based on fluoride phosphate KVPO4O composition, showing a specific capacity of at least 50% of the theoretical at a cycling rate of not less than 0.1C, and also capable of operating at high charge / discharge currents (10C and higher). b) Optimization of ceramic and hydrothermal methods of production, selection of cathode material synthesis conditions to achieve the declared electrochemical indices. c) Physico-chemical attestation of cathode materials based on KVPO4O using X-ray diffraction and electrochemical methods

Условия синтеза однофазных образцов фосфатов ванадила калия твердофазным и гидротермальным методами. Приготовление катодных материалов на их основе. Синтез 5 г катодного материала на основе KVOPO4. Данные о морфологии и распределении линейных размеров частиц материала. Исследование электрохимических свойств в ячейках с литиевым и калиевым анодами.

Работа по данному хоздоговору является продолжением совместных исследований со Сколковским институтом науки и технологий в рамках проекта по поиску новых катодных материалов для калий-ионных аккумуляторов. Основные усилия сконцентрированы вокруг изучения материалов, кристаллизующихся в структурном типе калий-титанил фосфата, характеризующегося высокой ионной проводимостью по калию.

Отработан гидротермальный метод получения фосфата KVOPO4, найдены оптимальные условия синтеза для получения однофазных образцов KVOPO4. Проведено комплексное физико-химическое исследование KVOPO4. Подготовлено 5 г фосфата KVOPO4, полученного термическим разложением прекурсора K3(VO)(HV2O3)(PO4)2(HPO4), а также 1 г фосфата KVOPO4, синтезированного путем одностадийного гидротермального метода для проведения дальнейших исследований и сборки полных ячеек. Образцы KVOPO4 исследованы методами растровой электронной микроскопии, охарактеризована морфология и размеры частиц материала.