Поиск новых фторидофосфатов лития и переходных металлов

«ПОИСК НОВЫХ ФТОРИДОФОСФАТОВ ЛИТИЯ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ» Студент 6 курса Ворона М.Л. Научный руководитель, доцент, кандидат хим. наук Налбандян В. Б. Рецензент Ст. научный сотр. НИИФОХ, кандидат хим. наук Медведева Л. И. Нормоконтролер Богатырева Н.К. Содержание Введение 1. Литературный обзор 1. Литий-ионные аккумуляторы 1.2. Смешанные фосфаты лития и переходных металлов 3. Смешанные фторидофосфаты щелочных и переходных металлов. 2. Исходные вещества и методы эксперимента 1. Исходные вещества и их анализ 2. Проведение синтезов 3. Рентгенофазовый анализ 3. Результаты и их обсуждение 1. Фторидофосфат никеля-лития 3.2. Фторидофосфат кобальта-лития 3. Фторидофосфаты железа-лития и марганца-лития 4. Опыт по окислению 4. Выводы и перспективы Список использованных источников Введение Для современной техники очень важны энергоемкие и портативные аккумуляторы.

Используемые в них электродные материалы обладают рядом недостатков и поэтому актуален поиск новых материалов.

В частности, для положительного электрода литий-ионного аккумулятора нужны материалы, способные к быстрому и обратимому внедрению–извлечению лития с достаточно высоким потенциалом относительно лития. Данная работа посвящена поиску новых смешанных фторидофосфатов лития с переходными металлами, легко меняющими степень окисления: марганцем, железом, кобальтом и исследованию возможности окислительного извлечения лития из них, как первому шагу к испытанию их в качестве электродных материалов. 1.

Литературный обзор

Литий – ионные аккумуляторы Становление технологий никель-металлгидрид... А вот при заряде или так называемом катодном осаждении лития, происход... На этой поверхности сразу нарастает пленка, предотвращая электрический... На смену им пришли так называемые. Пленка становится барьером, и дальше металлический литий с электролито...

Литий-ионные аккумуляторы

Чтобы ячейка могла разряжаться большими токами, нужна большая электрон... Кроме того, в литий-ионных элементах не наблюдаются эффекты памяти, ко... При заряде ионы лития извлекаются из кобальтита и внедряются в углерод... . Но продукт полного извлечения – слоистый CoO2 – очень неустойчив, и на...

Смешанные фосфаты лития и переходных металлов

. LiFePO4 получен аналогично, но в инертной атмосфере [10]. Таблица 1 Параметры решетки и разрядные характеристики соединений LiMP... 1.3. Двойные фосфаты, имеющие общую формулу LiMPO4 (где M = Mn, Fe, Co, Ni)...

Смешанные фторидофосфаты щелочных и переходных металлов

1) определена рентгенографически на монокристалле [11]. Эти цепи соединены в двух остальных измерениях тетраэдрами PO4. Это позволяет ожидать достаточно высокую подвижность ионов лития в кар... 3). 2.

Исходные вещества и их анализ

Реактивный оксид кобальта (+2) использовали в непрокаленном виде (рент... Для введения переходных металлов испытаны и другие реагенты: карбонаты... . Для проведения данной части экспериментов брали растворимые соли: суль... Фосфор, фтор и литий вводили в виде дигидрофосфата аммония, высушенног...

Проведение синтезов

Здесь MO – это либо оксид (NiO, CoO), либо соединение, разлагающееся д... (2) LiMPO4 + LiF  Li2MPO4F Навески веществ смешивали и рас... Обжиги проводили либо в муфельной печи, либо в инертной атмосфере в тр... В результате дифракционные максимумы ослабляются, и резко возрастает ф... 3.

Результаты и их обсуждение

Результаты и их обсуждение 3.1.

Фторидофосфат никеля-лития

Фторидофосфат никеля-лития. Синтез проводился в две стадии, как описано выше. Если исходным веществом был ацетат никеля, то при его разложении проис... 3.2 . Но в обоих случаях на второй стадии - при обжиге с LiF (750 &#6161...

Фторидофосфат кобальта-лития

Было бы интересно проверить влияние давления на направление реакции Li... . Найденный объем ячейки, несколько больший, чем у никелевого аналога (т... Соединения, содержащие марганец и железо Попытки синтеза Li2FePO4F про... 2).

Опыт по окислению

Суть этого опыта сводится к попытке окисления полученного фторидофосфа... После чего прилили приблизительно трехкратный избыток раствора брома в... Продукт высушили в вакуум-эксикаторе, отобрали пробы и проанализировал... При титровании перманганатом обнаружилась полная сходимость холостых о... По данным рентгенофазового анализа изменений тоже не наблюдается. Напр...

Выводы и перспективы В результате работы получено одно новое соединение состава Li2CoPO4F, показана его изоструктурность с никелевым аналогом.

Установлено отсутствие таких соединений с железом и марганцем на месте никеля. Новое соединение может представить интерес как материал положительного электрода литий-ионного аккумулятора, но для этого нужно провести его электрохимические испытания, что не входило в задачи данной работы. Список использованных источников 1. Элементы питания. Прошлое, будущее и настоящее. http://www.fotolux.com.ua/article/anatom i_13.htm 2. Tarascon J M Armand M./ Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries// Nature. 2001. V. 414. P. 359-367. 3. Скундин А.М./ Меньше, чем маленький…// Химия и жизнь, 2003, № 7-8. 4. Элементы питания.

Прошлое, будущее и настоящее. http://www.fotolux.com.ua/article/anatom i_20.htm. 5. Литий кобальтит. Информация о разработках компании «Балтийская мануфактура». http://www.soli.ru/new_study.htm. 6. Krabbenhoft D McCarthy G.// ICDD Grant-in-Aid. 1980. (Цит. по PDF-2, № 32-552, 32-578, 33-804). 7. Guohua Li, Hideto Azuma, Masayuki Tohda/ LiMnPO4 as the Cathode for Lithium Batteries// Electrochemical and Solid-State Letters, 2002, V. 5, Iss 6, pp. A135-A137 (Цит. по реферату из Интернет). 8. Yang S Song Y Zavalij P. Y Whittingham M. S.// Reactivity, stability and electrochemical behavior of lithium iron phosphates./ Electrochemistry Communications, 2002, 4, P. 239–244. (Цит. по реферату из Интернет). 9. Amine K Yasuda H Yamachib M.// Olivine LiCoPO4 as 4.8 V Electrode Material for Lithium Batteries/ Electrochemical and Solid-State Letters. 2000. 3 (4). P. 178-179. (Цит. по реферату из Интернет) 10. S. Yang, P.Y. Zavalij, M.S. Whittingham.// Electrochemistry Communications/ 2001. 3. P.505. (Цит. по реферату из Интернет) 11. Dutreilh M Chevalier C El-Ghozzi M Avignant D.// Synthesis and crystal structure of a new lithium nickel fluorophospate Li2(NiF(PO4)) with an ordered mixed anionic framework/ Journal of Solid State Chemistry. 1999. V. 142. P.1-5. (Цит. по ICSD, № 50588). 12. Yakubovich O.V Karimova J.V Mel`nikov O.K./ The mixed anionic framework in the structure of Na2(MnF(PO4).// Acta Cryst. C. 1997. V. 53. P. 395-397. (Цит. по ICSD) 13. Sean H. Swafford and Elizabeth M. Holt/ New synthetic approaches to monophosphate fluoride ceramics: synthesis and structural characterization of Na2Mg(PO4)F and Sr5(PO4)3F.// Solid State Sciences. 2002. V. 4. P. 807-812. 14. Расцветаева Р.К Максимов Б.А Тимофеева В.А.// Кристаллическая структура нового Na,Fe-фосфата Na5Fe(PO4)F2./ ДАН СССР. 1996. Т. 350. № 4. С. 499-502. 15. Голубев А.М Максимов Б.А Клокова Н.Е, Мельников О.К Тимофеева В.А Сорокин Н.И Симонов В.И.// Кристаллическая структура натрий-железо (III) – фторофосфата Na4,6FeP2O8,6F0,4./ Кристаллография. 1989. Т. 34. Вып. 6. С. 1574. 16. Максимов Б.А Клокова Н.Е, Радаев С.Ф Симонов В.И.// Уточнение атомной структуры ионного проводника Na4+xFeP2O8+xF1-x./ Кристаллография. 1992. Т. 37. Вып. 5. С. 1143-1151. 17. Максимов Б.А Тамазян Р.А Клокова Н.Е, Петржичек В Попов А.Н Симонов В.И.// Несоизмерная модуляция в структуре Na9{Fe2[PO4]4F2} при 623 К./ Кристаллография. 1992. Т. 37. Вып. 5. С. 1152-1163. 18. Shannon R.D.// Acta Crystallogr. 1976. V. A32. № 5. Р. 751. 19. Савостина В.М Пешкова В.М.// Аналитическая химия никеля, М.: «Наука». 1966. 20. Пятницкий И.В.// Аналитическая химия кобальта, М.: «Наука». 1965. 21. Лаврухина А.К Юнина Л.В.// Аналитическая химия марганца, М.: «Наука». 1974. 22. Van Velthuizen, J Chao G.// Can. Mineral.1989. 27. P.125. (Цит. по PDF-2, № 45-1460). 23. Abrahams J Easson K.S.// Structure of lithium nickel phosphate/ Acta Crystallographica. 1993. 49. P.925-926 (Цит. по реферату) 24. Warda S.A Lee S-L.// Refinement of the crystal structure of lithium nickel phosphate, LiNiPO4./ Zeitschrift fuer Krystallographie – New Crystal Structures.

ZKNSF 212. 1997. P. 319. (Цит. по реферату) 25. Kubel F.// Crystal Structure of lithium cobalt double orthophosphate, LiCoPO4./ Zeitschrift fuer Krystallographie (149, 1979 - ) ZEKRD 209. 1994. P. 755. (Цит. по реферату) 26. Pujana A Pizarro J.L Goni A Rojo T Arriortua M.J.// Syntthesis and structural study of the Li1-3xFexCoPO4 (x = 0 – 0,10) solid solution related to the litiophylite-triphylite family./ Anales de Quimica International Edition. 1998. P. 383-387. (Цит. по реферату).