Супервалентное допирование для улучшения электрохимических характеристик LiFePO4

Abstract

Ортофосфаты LiFe0,9M0,1PO4 со структурой оливина, допированные ванадием и титаном, были получены с помощью механохимически стимулированного твердофазного синтеза с использованием высокоэнергетической планетарной мельницы АГО-2 и последующего отжига при 750 °C. Показано, что ионы V и Ti не полностью замещают ионы Fe2+ в структуре LiFePO4. Оставшаяся часть этих ионов участвует в образовании второй фазы с насиконоподобной структурой: моноклинной Li3V2(PO4)3 (пространственная группа P21/n) и ромбоэдрической LiTi2(PO4)3 (пространственная группа R-3c). Согласно ПЭМ, средний размер частиц нанокомпозитов около 100–300 нм. ЭДС микроанализ показал, что мелкие частицы вторичных фаз сегрегированы на поверхности более крупных частиц LiFePO4. На зарядно-разрядных кривых LiFe0,9M0,1PO4 присутствуют плато, соответствующие LiFePO4 и второй фазе. Допирование ванадием повышает устойчивость циклирования LiFePO4 и улучшает его циклируемость при высоких скоростях в большей степени, чем в случае допирования титаном.