Сравнительный анализ методов получения титанатов лития

Анодные материалы со шпинельной структурой Li₂MTi₃O₈ (M - двухвалентный металл) являются перспективными для хранения электроэнергии от возобновляемых источников, для портативной электроники и электромобилей. В настоящей работе мезопористые порошки титанатов лития Li₂MTi₃O₈ (M - Co, Cu, Zn) шпинельной структуры получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из глицин-цитрат-нитратных смесей и для сопоставления золь-гель методом, изучена их кристаллическая структура, фазовый состав, термическая стабильность, микроструктура и дисперсность. Установлено, что метод СВС синтеза титанатов лития имеет ряд преимуществ по сравнению с золь-гель методом, включая отсутствие необходимости использования растворителей, пониженную агрегацию частиц, более высокую удельную поверхность и малую насыпную плотность получаемых порошков.

1. Synthesis and electrochemical properties of Li2ZnTi3O8 fibers as an anode material for lithium-ion batteries / L. Wang [et al.] // Electrochimica Acta. - 2011. - Vol. 56, N 15. - P. 5343-5346. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.122

2. Structure, Stoichiometry, and Electrochemical Performance of Li2CoTi3O8 as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries / J. Wang [et al.] // ChemPlusChem. - 2013. - Vol. 78, N 12. - P. 1530-1535. https://doi.org/10.1002/cplu.201300235

3. Tang, H. Effect of different carbon sources on electrochemical properties of Li2ZnTi3O8/C anode material in lithium-ion batteries / H. Tang, Z. Tang // J. Alloys and Compounds. - 2014. - Vol. 613. - P. 267-274. https://doi.org/10.1016/).jallcom.2014.06.050

4. Effect of Particle Size on the Conductive and Electrochemical Properties of Li2ZnTi3O8 / P. A. Nikiforova [et al.] // Inorg. Mater. - 2016. - Vol. 52, N 11. - P. 1137-1142. https://doi.org/10.1134/s002016851611011x

5. Influence of operating temperature on Li2ZnTi3O8 anode performance and high-rate charging activity of Li-ion battery / A. I. Inamdar [et al.] // Ceramics International. - 2018. - Vol. 44, N 15. - P. 18625-18632. https://doi.org/10.1016/).ceramint.2018.07.087

6. Sumesh, G. Microware dielectric properties of novel temperature stable high Q Li2Mg1_IZnITi3O8 and Li2A1_ICaITi3O8 (A = Mg, Zn) ceramics / G. Sumesh, T. S. Mailadil // J. Europ. Ceram. Soc. - 2010. - Vol. 30, N 12. - P. 2585-2592. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.05.010

7. Microwave dielectric properties and low temperature sintering behavior of Li2CoTi3O8 ceramic / L. Fang [et al.] // J. Alloys and Compounds. - 2011. - Vol. 509, N 5. - P. 1880-1884. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2010.10.078

8. Structural Dependence of Microwave Dielectric Properties of Spinel-Structured Li2ZnTi3O8 Ceramic: Crystal Structure Refinement and Raman Spectroscopy Study / X. Lu [et al.] // J. Electr. Mater. - 2016. - Vol. 45, N 2. - P. 940-946. https://doi.org/10.1007/s11664-015-4232-4

9. Bari, M. Phase Evolution, Microstructure, and Microwave Dielectric Properties of Reaction-Sintered Li2ZnTi3O8 Ceramic Obtained Using Nanosized TiO2 Reagent / M. Bari, E. Taheri-Nassaj, H. Taghipour-Armaki // J. Electr. Mater. -2015. - Vol. 44, N 10. - P. 3670-3676. https://doi.org/10.1007/s11664-015-3885-3

10. Reeves, N. Order-disorder transition in the complex lithium spinel Li2CoTi3O8 / N. Reeves, D. Pasero, A. R. West // J. Solid State Chemistry. - 2007. - Vol. 180, N 6. - P. 1894-1901. https://doi.org/10.1016/jjssc.2007.04.015

11. Adjustable dielectric properties of Li2CuIZn1-ITi3O8 (x = 0 to 1) ceramics with low sintering temperature / L. Fang [et al.] // Ceram. Int. - 2012. - Vol. 38, N 8. - P. 6431-6434. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.05.018

12. One step sol-gel synthesis of Li2ZnTi3O8/C nanocomposite with enhanced lithium-ion storage properties / Y. Xu [et al.] // Electrochimica Acta. - 2013. - Vol. 88. - P. 74-78. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.10.044

13. Электрохимические свойства наноматериалов Li2ZnTi3O8/C / И. А. Стенина [и др.] // Российские нанотехнологии. - 2017. - Т. 12, № 11-12. - C. 30-37.

14. Synthesis and characterization of Li2ZnTi3O8 spinel using the modified polymeric precursor method / M. S. C. Camara [et al.] // Mater. Chem. Phys. - 2003. - Vol. 82, N 1. - P. 68-72. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(03)00144-5

15. Room Temperature Photoluminescence of the Li2ZnTi3O8 Spinel: Experimental and Theoretical Stady / M. S. C. Camara [et al.] // Intern. J. Quantum Chem. - 2005. - Vol. 103, N 5. - P. 580-587. https://doi.org/10.1002/qua.20549

16. Effects of TiO2 starting materials on the synthesis of Li2ZnTi3O8 for lithium ion battery anode / L. Wang [et al.] // Ceram. Int. - 2016. - Vol. 42, N 15. - P. 16872-16881. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.07.184

17. Synthesis and characterization of Li2Zn0 6Cu0 4Ti3O8 anode material via a sol-gel method / Y. Li [et al.] // Electrochimica Acta. - 2015. - Vol. 167. - P. 201-206. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.03.138

18. Comparative study of Li2ZnTi3O8 anode material with good high rate capacities prepared by solid state, molten salt and sol-gel methods / T. Liu [et al.] // J. Electroanal. Chem. - 2016. - Vol. 771. - P. 10-16. https://doi.org/10.1016/).jelechem.2016.03.036

19. Solid state synthesis of Li2Co0 5Cu0 5Ti3O8 and Li2CoTi3O8 and their comparative lithium storage properties / W. Chen [et al.] // Ceram. Int. - 2014. - Vol. 40, N 8. - P. 13757-13761. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.05.083