👩🔬 В журнале "Physical Chemistry Chemical Physics" вышла публикация "Кристаллическая структура и пути миграции щелочных ионов в NaVPO4F". Это совместная работа ИХТТМ, Института катализа им. Г.К. Борескова, Самарского государственного технического университета и Физического института им. Лебедева РАН в Самаре 🤓
✍🏻 Авторы: Семыкина Д.О., Яковлев И.В., Лапина О.Б., Кабанов А.А., Косова Н.В.
⚡ Разработка новых накопителей энергии является одной из важнейших научных задач современного материаловедения. В последние годы остро встает вопрос о замене литий-ионных систем на натрий-ионные, что снимает проблемы нехватки лития на Земле и его высокой стоимости. Натрий-ионные аккумуляторы (НИА) могут быть перспективными для стационарных устройств хранения и регенерации электрической энергии, где решающее значение приобретают доступность сырья и его невысокая стоимость, высокий ресурс и пожаробезопасность. Ведется интенсивный поиск перспективных натрий-содержащих катодных материалов со свойствами, приближающимися к литиевым.
Катодные материалы на основе фторид-фосфатов натрия и d-металлов привлекают большое внимание благодаря богатой химии, позволяющей регулировать их электрохимические свойства. В системе Na-V-P-O-F идентифицируются 3 фазы: Na3V2(PO4)2F3, NaVPO4F и Na3(VO)2(PO4)2F, в которых степень окисления ванадия варьируется от +3 до +4. Однако существование фазы NaVPO4F и возможность ее синтеза различными методами были поставлены под сомнение. Большинство продуктов "NaVPO4F", полученных твердофазным синтезом и описанных в литературе, фактически соответствуют Na3V2(PO4)2F3 или Na3V2(PO4)3.
👉🏻 В данной работе NaVPO4F было впервые получено твердофазным синтезом с закалкой, что подтверждает его метастабильность. Проведено детальное исследование кристаллической и локальной структуры данного соединения методами РФА, ИКС и ЯМР. Используя метод разделения Вороного-Дирихле (VDP), показано, что таворитоподобные NaVPO4F (с моноклинной структурой, пр. гр. C2/c) и LiVPO4F (с триклинной структурой, пр. гр. P-1) обладают миграционными путями только для ионов Li+, в то время как миграция Na+ в них маловероятна. Экспериментально было показано, что NaVPO4F является электрохимически неактивным при циклировании в натриевой ячейке, в то время как ионный обмен Na+/Li+ в NaVPO4F с образованием моноклинного LiVPO4F затруднен, скорее всего, из-за малой подвижности ионов натрия в структуре NaVPO4F.
🌐Ссылка на статью: https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/cp/d0cp02204g
На рисунке - возможные каналы миграции ионов Li+ в таворитоподобных NaVPO4F и LiVPO4F
