Фізико-хемічні процеси електрохемічної інтеркаляції Li+ у Zn-заміщені літій-залізні шпінелі

Abstract

На основі Х-проміневих, мессбауерівських, імпедансних та електрохемічних досліджень здійснена комплексна аналіза чистих та цинк-заміщених літій-залізних шпінелей як катодів літієвих джерел струму. Встановлено зв’язок між модифікацією кристалічної структури і фазового складу шляхом синтезного легування Zn2+ та заданням електрохемічних властивостей нестехіометричних оксидів Li0,5Fe2,5-yZnyO4. Показано, що надвпорядкування в октаедрично скоординованій катйонній підсистемі зразків літієвого фериту сприяє зростанню максимального інтеркаляційного вкорінення Li+ у незаповнені тетраедричні порожнини шпінелі, але унеможливлює процес наступної деінтеркаляції літію через формування у процесі інтеркаляції нової фази. Вихідні та цинк-замішені літій-залізні шпінелі мають як йонні, так і електронні типи провідности, гартування зразків від температури синтезу сприяє зростанню електронної складової провідности. В електричному відношенні отримані матеріяли представлені як мезоструктурне утворення сполучених між собою ділянок різного типу і значень провідности, а процес перенесення заряду є суперпозицією процесів перенесення заряду і маси в окремих ділянках і перехідних процесів на їх межах. У результаті проведеного комплексу досліджень показано, що отримані літій-залізні шпінелі можуть бути застосовані у ролі катодних матеріялів первинних джерел струму з робочою напругою ~2,0 В високої питомої ємности та енергії.