Los científicos de Skoltech han estudiado los defectos de hidroxilo en LiFePO ₄ , un material de cátodo ampliamente utilizado en baterías comerciales de iones de litio, contribuyendo a la comprensión general de la química de este material. Este trabajo ayudará a mejorar el LiFePO ₄ proceso de fabricación para evitar la formación de defectos estructurales intrínsecos adversos que deterioren su rendimiento. El artículo fue publicado en la revista Química Inorgánica .

Fosfato de hierro y litio, LiFePO ₄ , es una caja fuerte, material de cátodo estable y asequible para baterías de iones de litio que se ha optimizado muy bien para aplicaciones prácticas a pesar de su baja conductividad y densidad de energía media. Sin embargo, los científicos continúan estudiando las diversas propiedades de este material, y en particular el impacto de sus defectos en el rendimiento electroquímico.

"Es bien sabido que LiFePO ₄ los materiales suelen tener una cantidad considerable de defectos de Li / Fe antisitio. Este es un tipo de defecto puntual cuando los átomos de Li y Fe intercambian sus posiciones en la red cristalina. Sin embargo, antes que nosotros, nadie había asumido que el PO ₄ parte también puede tener defectos activos en este material. Descubrimos que en algunos casos el PO ₄ El anión puede estar sustituido por cuatro o cinco grupos OH, que tiene un efecto negativo en el rendimiento electroquímico de LiFePO ₄ -baterías a base de. Dichos defectos se denominan defectos OH o, más específicamente, defectos de hidroxilo de tipo hidrogranate. "Dmitry Aksyonov, Investigador científico senior de Skoltech y primer autor del artículo, explica.

Aksyonov, Profesor asistente Stanislav Fedotov, y el profesor Artem Abakumov (CEST), con sus compañeros, utilizó un enfoque computacional y experimental conjunto que combina la teoría funcional de la densidad y la difracción de neutrones para estudiar los defectos de hidroxilo (OH) en LiFePO ₄ . También pudieron confirmar sus resultados experimentalmente en un LiFePO ₄ muestra.

"Los defectos del hidrogranate OH son bien conocidos en geología, pero no tanto en ciencia de materiales. La presencia de defectos de OH en LiFePO ₄ podría haberse imaginado mucho antes trazando paralelismos con sus análogos estructurales en el grupo mineral olivino. Por lo tanto, Lo más importante de nuestro trabajo es probablemente que los investigadores deberían buscar conocimiento no solo en su campo de origen, sino también en otros campos. "Dice Aksyonov.

Dado que los defectos de OH no son triviales de detectar, LiFePO producido comercialmente ₄ los materiales también pueden tenerlos, él nota, y es importante tener estos efectos de deterioro bajo control.

"El resultado práctico más simple de esta investigación sería esforzarse en modificar el procedimiento de síntesis para eliminar por completo este tipo de defectos del LiFePO ₄ materiales. Sin embargo, nuestra experiencia dice que luchar contra los defectos tiene mucho menos sentido que convertirlos a nuestro favor. Entonces, la historia tiene todas las posibilidades de continuar, ", Añade Stanislav Fedotov.