Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.152-158 УДК 66.091:546.3473 Р. И. Корнейков, В. В. Ефремов Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНОГО КОБАЛЬТАТА ЛИТИЯ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА Аннотация. Синтезирован наноразмерный кобальтат лития стехиометрического состава комбинированным способом, основанный на использовании золь-гель метода с твердофазным окончанием. Определены основные параметры (средний размер частиц, удельная площадь, удельная статическая электропроводность, наиболее вероятные времена релаксации). Определены температурные режимы обработки, обеспечивающие сохранение высокоразвитой удельной поверхности, наноразмерности и сопоставимость значений теоретической и экспериментальной плотностей. Изучены электрофизические свойства синтезированного кобальтата лития. Установлено, что в электропроводность дают свой вклад три механизма проводимости: частотно-независимая о о , ионный транспорт объема зерна о д , ионный транспорт по межзеренным границам о ь . Ключевые слова: литий-ионные аккумуляторы, катодные материалы, кобальтат лития, импеданс-спектроскопия. R. I. Korneikov , V. V. Efremov Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC KSC RAS, Apatity, Russia SYNTHESIS AND PROPERTIES OF NANOSIZED LITHIUM COBALTATE OF STOICHIOMETRIC COMPOSITION Abstract . We have synthesized nano-sized lithium cobaltate of stoichiometric composition by combined method, based on the use of the sol-gel method with a solid-phase finish. The main parameters (average particle size, specific area, specific static conductivity, most probable relaxation times) were determined. The temperature regimes of processing, which ensure the preservation of a highly developed specific surface area, nanoscale size, and comparability of the values of theoretical and experimental densities, were determined. The electrophysical properties of the synthesized lithium cobaltate, were studied. It was found that three conduction mechanisms contribute to the electrical conductivity: frequency-independent о о , ion transport of grain volume O g and ion transport along grain boundaries O b . Keywords: Li-ion battery, cathode materials, lithium cobaltate, impedance spectroscopy. Литий-ионные аккумуляторы, обладая высокими удельными емкостными и мощностными характеристиками, занимают одно из лидирующих мест среди источников тока для устройств портативной техники [1-3]. Важной задачей при синтезе кобальтатов лития стехиометрического состава является перевод кобальта в наивысшую степень окисления. Так, согласно [4] LiCoO 2 получают твердофазным синтезом путем обжига смеси оксида кобальта с литийсодержащими соединениями, например гидроксида или карбоната лития, в течение длительного времени при 600-900 °С. Такие подходы получения кобальтата лития, используемого в качестве катодного материала в литий-ионных аккумуляторах, достаточно сложны и энергетически затратны и не обеспечивают необходимой дисперсности конечного продукта [5]. Способом получения кобальтата лития, который устраняет недостатки твердофазного синтеза, является золь-гель технология. Этот процесс сокращает время тепловой обработки и 152