- Код статьи
- S3034613425040043-1
- DOI
- 10.7868/S3034613425040043
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 51 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 420-434
- Аннотация
- Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и рентгенофазового анализа исследованы процессы фазовых превращений и кристаллические фазы, выделяющиеся в порошках закаленных стекол, близких к составу к Li-эгирину (LiFeSiO), прошедших термообработку в интервале температур 600–1000°C. Впервые установлено образование низкотемпературной метастабильной гексагональной литиево-железосиликатной кристаллической фазы со структурой β-кварца. Обсуждаются условия получения и параметры этой фазы, а также электрохимические свойства полученного материала. На первом цикле заряда-разряда ячейка, содержащая в качестве анода кристаллическую фазу со структурой β-кварца, имеет значение удельной емкости ~400 мАч/г, что более чем в 1.5 раза превышает это значение для моноклинной модификации Li-эгирина.
- Ключевые слова
- Li-ионный аккумулятор анод стекло порошок кристаллическая фаза Li-эгирин
- Дата публикации
- 01.06.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 16
Библиография
- 1. Reddy M.V., Mauger A., M. Julien C.M., Paolella A., Zaghib K. Brief history of early lithium-battery development // Materials. 2020. V. 13. P. 2–9.
- 2. Nagaura T., Tozawa. K. Lithium ion rechargeable battery // Prog. batteries sol. cells. 1990. V. 9. P. 209–212.
- 3. Li X. Lithium ions batteries electrodes materials, design, outlook and future Perspectives // MATEC Web of Conferences. 2021. V. 353. P. 01022.
- 4. Chen. X., Shen W., Vo T.T., Cao Z., Kapoor A. An overview of lithium-ion batteries for electric vehicles // 10-th International Power @ Energy Conference (IPEC). 2012. P. 230–235.
- 5. www.scopus.com
- 6. Manthiram A. A reflection on lithium-ion battery cathode chemistry // Nature Communications. 2020. V. 11. No 1555. P. 1–9.
- 7. Kim H.J., Krishna T.NV, Zeb K., Rajangam V., Gopi C.V.V.M., Sambasivam S., Raghavendra K.V.G., Obaidat I.M. A comprehensive review of Li-ion battery materials and their recycling techniques // Electronics. 2020. V. 9. No 1161. P. 1–45.
- 8. Mizushima K., Jones P.C., Wiseman P.J., Goodenough J.B. LiCoO (0 < x ≤ 1): A new cathode material for batteries of high energy density // Mat. Res. Bull. 1980. V. 15. P. 783–789.
- 9. Thackeray M.M., David W.I.F, Bruce P.G., Goodenough J.B. Lithium Insertion into manganese spinel // Mat. Res. Bull. 1983. V. 18. P. 461–472.
- 10. Thackeray M.M., Johnson P.J., Depicciotto L.A., Bruce, P.G., Goodenough J.B. Electrochemical extraction of lithium from LiMnO. // Mater. Res. Bull. 1984. V. 19. P. 179–187.
- 11. Padhi A.K., Nanjundaswamy K.S., Goodenough J.B. Phospho-olivines as positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries // J. Electrochem. Soc. 1987. V. 144. No 4. P. 1188–1194.
- 12. Zhang Y., Huo Q., Du P., Wang L., Zhang A., Song Y., Lv Y., Li G. Advances in new cathode material LiFePO for lithium-ion batteries // Synthetic Metals // 2012. V. 162. P. 1315–1326.
- 13. Zhou S., Kin G., Scanlon D.O., Sougrati M.T., Melota B.C. Low temperature preparation and electrochemical properties of LiFeSiO. // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161 (10). P. A1642–A1647.
- 14. Ishida N., Sakatsume K., Kitamura N., Idemoto Y. Improvement of electrochemical property of pyroxene-type LiFeSiO and crystal-structure analysis // J. Ceram. Soc. Japan. 2017. V. 125 (4). P. 281–286.
- 15. Ishida N., Tajima T., Kitamura N., Idemoto Y. Single-phase synthesis, average, electronic, and local structure and cathode properties of pyroxene type LiFeSiO // Ionics. 2021. V. 27. N. 3. P. 925–933.
- 16. Turianicova E., Witte R., Da Silva K.L., Zorkovska A., Senna M., Hahn H., Heitians P., Sepelak V. Combined mechanochemical/thermal synthesis of microcrystalline pyroxene LiFeSiO and one-step mechanosynthesis of nanoglassy LiFeSiO based composite // J. Alloys Compd. 2017.V. 707 P. 310–314.
- 17. Рябцева К.М., Хибины. М. "Знание", 1975 г., 64 с.
- 18. Морозова Л.Н. Колмозерское литиевое месторождение редкометалльных пегматитов. Новые данные по редкоземельному составу (Кольский полуостров), ЛИТОСФЕРА, 2018. Т. 18, № 1. С. 82–98.
- 19. Morimoto M. Nomenclature of pyroxenes // Canadian Mineralogist. 1989. V. 27. P. 143–156.
- 20. Iezzi G., Bromiley G.D., Cavallo A., Das Partha P., Karavassili F., Margiolaki I., Stewart A.A., Tribaudino M., Wright J.P. Solid solution along the synthetic LiAlSiO-LiFeSiO (spodumeneferri-spodumene) join: A general picture of solid solutions, bond lengths, lattice strains, steric effects, symmetries, and chemical compositions of Li clinopyroxenes // American Mineralogist. 2016. V. 101. P. 2498–2513.
- 21. Li C.T., Peacor D.R. The crystal structure of LiAlSiO-II ("β-spodumene") // Zeitschrift fur Kristallographie, 1968, Bd. 126. P. 46–65.
- 22. Li C.T. The crystal structure of LiAlSiO III (high-quartz solid solution) // Zeitschrift fur Kristallographie, 1968. Bd. 127. P. 327–348.
- 23. An introduction to the rock-forming minerals. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. – 3rd ed., Printed by Berforts Information Press, Stevenage, Hertfordshire, UK, 2013, 549 p.
- 24. Welsch A.M., Behrens H., Horn I., Roß S., Heitjans P. Self-diffusion of lithium in LiAlSiO glasses studied using mass spectrometry // J. Phys. Chem. A 2012. V. 116. P. 309–318.
- 25. Welsch A.-M., Behrens H., Ross S., Murawski D. Structural control of ionic conductivity in LiAlSiO and LiAlSiO glasses and single crystals // Z. Phys. Chem. 2012. V. 226. P. 491–511.
- 26. Welsch A-M., Murawski D., Prekajski M., Vulic P., Kremenovic A. Ionic conductivity in single-crystal LiAlSiO: influence of structure on lithium mobility // Phys. Chem. Minerals. Published Online 20 January 2015.
- 27. Русан В.В., Агафонов Д.В., Полякова Л.С., Дымшиц О.С. Синтез материала электрода для ЛИА на основе Li-эгирина (LiFeSiO) методом "glass melt –ceramic" / Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики: сборник трудов российской конференции, 22–24 ноября 2021 г., Санкт-Петербург. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021. С. 68–69.
- 28. Русан В.В., Алексеева И.П., Дымшиц О.С., Агафонов Д.В., Полякова Л.С., Сенцова Е.В. Фазовые превращения и электрохимические свойства термообработанных стекол состава Li-эгирина // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48, № 6. С. 691–707.
- 29. Skurikhina O., Semrac M., Fabidna M., Wittel R., Tarasenkoe R., Tkáče V., Orendáče M., Kaňuchováf M., Girmane V., Hamičárovág M., Valíčekg J., Šepeláká V., Tóthováz E. A sustainable reaction process for phase pure LiFeSiO with goethite as an iron source // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 14894–14901.
- 30. Basyrova L., Bukina V., Balabanov S., Belyaev A., Drobotenko V., Dynshits O., Alekseeva I., Tsenter M., Zapalova S., Khubetsov A., Zhilin A., Volokitina A., Vikhn V., Mateos X., Serres J.M., Camy P., Loiko P. Synthesis, structure and spectroscopy of Fe: MgAlO transparent ceramics and glass-ceramics, J. Lumin. 2021. V. 236. P. 118090 (1–17).
- 31. Nolet D.A., Burns R.G., Flamm S.L., Besancon J.R. Spectra of Fe-Ti silicate glasses: implications to remote-sensing of planetary surfaces, in: Lunar and Planetary Science Conference Proceedings. 1979. V. 10. P. 1775–1786.
- 32. Marfunin A.S. Physics of Minerals and Inorganic Materials: an Introduction, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1979, p. 340.
- 33. Wang A., Kadam S., Li H. Review on modeling of the anode solid electrolyte interphase (SEI) for lithium-ion batteries. npj Comput Mater. 2018. V. 4. P. 15.
- 34. He Y., Jiang L., Chen T., Xu Y., Jia H., Yi R., Xue D., Song M., Gene A., Bouchet-Marquis C., Pullan L., Tessner T., Yoo J., Li X., Zhang J.G., Zhang S., Wang C. Progressive growth of the solid–electrolyte interphase towards the Si anode interior causes capacity fading. Nature Nanotechnology. 2021. V. 16 (10). P. 1113–1120.
