Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 225-231. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 225-231. Funding: The article was supported by the federal budget on the topic of the state assignment of the Tananaev Institute of Chemistry—Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” No. FMEZ-2025-0056. For citation: Synthesis of lithiumconducting solid electrolyte Lh.3Al0.3Th.7(PO4)3 using titanium hydroxide obtained from CaTiSiOs titanite / G. B. Kunshina [et al.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 225-231. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.1.040. В последнее десятилетие замещенные титанофосфаты лития L i 1 +xAlxTi 2 -x(PO 4)3 интенсивно изучаются в качестве литийпроводящих твердых электролитов с целью использования их в мембранах, композитных электродах и электролитах, в твердотельных электрохимических устройствах [1]. Мы разработали способ синтеза твердого электролита состава Li 1 , 3 Ab, 3 T iu (PO 4)3 (LATP) со структурой NASICON с высокой L i-ионной проводимостью с использованием стандартных реактивов марок «хч» и «осч» [2]. В настоящее время мы последовательно изучаем возможность использования для синтеза твердых электролитов с литий-ионной проводимостью технологических прекурсоров в качестве исходных компонентов. Так, в работе [3] была показана возможность синтеза монофазных порошков твердого электролита номинального состава Li 6 , 4 Ab, 2 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) со структурой граната с использованием в качестве одного из исходных компонентов Z rO C h 8 H 2 O, полученного в результате переработки бадделеитового концентрата АО «Ковдорский ГОК». Далее был изучен процесс синтеза порошков твердых электролитов со структурой NASICON состава L iu AlQ, 3 Ti 1 , 7 (PO 4)3 (LATP) и L i 1 , 5 Al 0 , 5 Ge 1 , 5 (PO 4)3 (LAGP) с использованием Li 2 ^ 3 , полученного в результате переработки сподуменового концентрата Колмозерского месторождения. Установлено, что применение LІ 2 СOз (без дополнительной очистки) при синтезе LATP и LAGP обеспечивает образование монофазного продукта в соответствии с разработанной технологической схемой [4]. Электрохимические характеристики сопоставимы с таковыми для твердых электролитов, синтезированных с использованием стандартных реактивов. Этот результат можно объяснить относительно невысоким содержанием Li 2 O (5,06-5,36 мас. %) в целевом продукте (табл. 1). Поскольку основное содержание в твердом электролите LATP составляют оксиды TiO 2 (35,4 мас. %) и P 2 O 5 (55,5 мас. %), представляет интерес изучить синтез с использованием гидроксида титана, полученного при переработке титанита CaTiSiO 5 . Таблица 1 Содержание оксидов в твердых электролитах со структурой NASICON Li-ТЭЛ Содержание, мас. % Li2O TiO2 Al2O3 GeO2 P 2 O 5 Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 5,06 35,42 3,99 — 55,52 Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 5,36 — 6,10 37,56 50,97 Цель настоящей работы заключалась в изучении возможности использования гидроксида титана TiO(OH) 2 , полученного в результате переработки минерала титанита CaTiSiO 5 , в качестве прекурсора при синтезе литийпроводящего твердого электролита состава Li 1 , 3 Ab, 3 Ti 1 , 7 (PO 4)3 (LATP) с высокими электрохимическими характеристиками. Экспериментальная часть Наиболее распространенными для синтеза LATP в качестве источника титана (в зависимости от метода) являются ТЮ 2 рутильной или анатазной модификации, гидроксид TiO 2 ^H 2 O или алкоксиды титана Ti(OR )4 [5]. Авторы [ 6 ] протестировали для синтеза Li 1 , 5 Ab, 5 Ti 1 , 5 (PO 4)3 методом ионного обмена фосфат титана Ti(HPO 4 ^ H 2 O, полученный из титанита. Мы использовали гидроксид TiO(OH) 2 , полученный в результате переработки титанита CaTiSiO 5 по сернокислотной технологии. В раствор © Куншина Г. Б., Бочарова И. В., Щукина Е. С., Герасимова Л. Г., 2025 226