Разработка нового комбинированного подхода к синтезу сложного оксида на основе LiCo0.5Mn1.5O4

Разработан новый способ синтеза катодных материалов на основе сложных оксидов переходных металлов и лития состава LiCo_0.5Mn_1.5O₄. Предложен комбинированный подход, предполагающий окисление кобальта барботированием кислородом воздуха и окисление марганца раствором перманганата калия с последующим упариванием и термообработкой. Подтверждено, что полученные с применением данного подхода соединения (LiCo_0.5Mn_1.5O₄) обладают высокими физико-химическими характеристиками (размер частиц, удельная поверхность). Представлена принципиальная технологическая схема синтеза. Предложено при получении конечного продукта перерабатывать и регенерировать отработанные растворы и соли с целью их возвращения на определенные стадии технологической схемы. Отмечено, что минимизация отходов, повторное применение реагентов, снижение техногенной нагрузки на окружающую среду делают предлагаемую технологию более предпочтительной с экологической точки зрения.

1. Скундин А.М., Ефимов О.Н., Ярмоленко О.В. Современное состояние и перспективы развития литиевых аккумуляторов. Успехи химии. 2002. Т. 71. № 4. С. 378.

2. Баранчиков Е.В. Трансформация электроэнергетики Австралии в начале XXI века. Социально-экономическая география: теория, методология и практика преподавания. 2022. С. 85—91.

3. Рыжков Д.С., Галиахметова А.Т. Солнечная энергетика в Австралии. Наука и образование: новое время. 2018. № 5(28). С. 82—84. EDN VMHYJJ.

4. Пуцылов И.А., Смирнов К.С., Егоров А.М., Смирнов С.Е. Перспективные электродные материалы литиевых источников тока. М., Изд-во "Компания Спутник+", 2015. 88 с.

5. Тарнопольский В.А. Некоторые тенденции усовершенствования катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Электрохимическая энергетика. 2008. Т. 8. № 1. С. 3—11.

6. Julien C.M., Mauger A. Review of 5-V electrodes for Liion batteries: status and trends. Ionics. 2013. V. 19. P. 951—988.

7. Kurc B. Sulfolane with LiPF6, LiNTf2 and LiBOB-as a non-Flammable Electrolyte Working in a lithium-ion batteries with a LiNiO2 Cathode. International Journal of Electrochemical Science. 2018. V. 13. №. 6. P. 5938—5955.

8. Махонина Е.В., Первов В.С., Дубасова В.С. Оксидные материалы положительного электрода литий-ионных аккумуляторов. Успехи химии. 2004. Т. 73. № 10. С. 1075—1087.

9. Malpede M. Lithium-ion batteries and fertility in Africa. Journal of Population Economics. 2024. Vol. 37. No. 1. P. 25. DOI 10.1007/s00148-024-01005-y. EDN GZNKIT.

10. Wang K., Ren Q., Gu Zh. et al. A cost-effective and humidity-tolerant chloride solid electrolyte for lithium batteries. Nature Communications. 2021. Vol. 12. No 1. P. 1—11. DOI 10.1038/s41467-021-24697-2. EDN QYZKMM.

11. Kim J.G., Son B., Choi M.J. et al. A review of lithium and non-lithium based solid state batteries. Journal of Power Sources. 2015. Vol. 282. P. 299—322. DOI 10.1016/j.jpowsour.2015.02.054. EDN VFBMRX.

12. Yoon Y.K. et al. Synthesis and characterization of spinel type high-power cathode materials Li MxMn2−xO4 (M = Ni, Co, Cr). Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2007. V. 68. № 5—6. P. 780—784.

13. Mahmood W.K., Naje A.N. Study the effect of different temperatures on structural and morphological features of Co-doped LiMnO4. Chem. Methodol. 2022. V. 6(12). P. 985—996.

14. Bai Y. et al. Preparation and characterization of Li2CoMn3O8 thin film cathodes for high energy lithium batteries. Ionics. 2009. V. 15. P. 11—17.

15. West A.R. et al. A novel cathode Li2CoMn3O8 for lithium ion batteries operating over 5 volts. Journal of Materials Chemistry. 1998. V. 8. №. 4. P. 837—839.

16. Kalaiselvi N. et al. Evaluation of fuels for the synthesis of Li2CoMn3O8. Ionics. 2002. V. 8. P. 447—452.

17. Меджидов А.А. и др. Гидротермальный редокссинтез шпинелей кобальта и марганца с использованием нитратов металлов. Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 60. № 10. С. 116—123.

18. Brubach J.B. et al. Signatures of the hydrogen bonding in the infrared bands of water. The Journal of chemical physics. 2005. V. 122. № 18. P. 184509. DOI: 10.1063/1.1894929.