Шпинель LiMn2O4 является перспективным катодным материалом для литиевых батарей благодаря доступности и низкой стоимости. Но все же создание катодных материалов на основе шпинели связано с трудностями.
Первая причина в том, что в присутствии кислотных примесей при высоком потенциале марганец (III) диспропорционирует на марганец (II) и марганец (IV) с образованием кислородных вакансий. Также при глубокой разрядке имеется фазовый переход из кубической сингонии в тетрагональную.
Исследователи заметили, что ионы лития в объемном материале демонстрируют довольно посредственную подвижность. Это отражается на процессе интеркаляции / деинтеркаляции по сравнению с наноструктурированными материалами, поэтому и были приняты различные шпинелевые наноструктуры - нанонити, наностержни, мезопористые материалы и разные виды трехмерных структур.
Исходя из исследований выявлено, что одномерные структуры, в частности, шпинелевые нанотрубки, являются наиболее привлекательными. Это из-за того, что у них легкодоступная внутренная и внешняя поверхность. А открытые торцы нанотрубки для электролита и также большой внутренний объем нанотрубки позволяет нивелировать изменение объема катода в процессе интеркаляции/деинтеркаляции.
Образование шпинельных нанотрубок требует от пяти часов и температуру 7000С. Если продолжить нагревание до 10 часов, то повышается кристалличность образца.
Исследователи сопоставили циклы зарядки / разрядки для LMO-NT и для объемных образцов шпинели. И затем установили, что с увеличением тока зарядки удельная емкость в случае LMO-NT падает меньше существенно по сравнению с объемным материалом.
После 1500 циклов при сравнительно высокой скорости 5 С потеря емкости составило всего 30%, что является хорошим результатом. Это делает материал очень перспективным.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
