Ионы натрия

Исследователи из Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН предложили технологию твердофазного синтеза перспективных ванадийсодержащих катодных материалов для ионно-натриевых аккумуляторов. На сегодня наиболее перспективными материалами для изготовления катодов таких аккумуляторов считаются фторид-фосфаты ванадия-натрия. Они обладают высоким рабочим напряжением, структурной устойчивостью при циклировании и позволяют реализовать многоэлектронный процесс окисления ионов ванадия, повысив тем самым удельную ёмкость аккумуляторов. «Первые публикации, посвящённые соединению Na₃V₂(PO₄)₂F₃ появились в 2006 году, однако активно изучать его начали сравнительно недавно - в 2014-м. Вскоре выяснилось, что существует целое семейство похожих материалов, различающихся составом, структурой, валентным состоянием ванадия и электрохимическими свойствами, отчего в специализированной литературе даже началась неразбериха», - рассказывает младший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Дарья Семыкина.

В Европе уже появились единичные прототипы аккумуляторов на основе фторид-фосфатов ванадия-натрия. Запустить их масштабное производство мешают трудности синтеза катодного вещества. В основном его получают в воде при большом давлении и относительно невысокой температуре. Однако при этом остаются жидкие отходы, которые необходимо утилизировать. Но главная проблема в том, что сложно контролировать степень окисления ванадия в конечном продукте, а следовательно, его электрохимические свойства.

Ученые из ИХТТМ СО РАН для получения фторид-фосфатов ванадия-натрия предложили твердофазный метод карботермического восстановления ванадия с предварительной механической активацией смеси исходных реагентов. Преимущества этого метода - простота реализации, отсутствие жидких отходов, контролируемая степень окисления ванадия в конечном продукте. Более того, кратковременная механическая активация позволяет сократить продолжительность высокотемпературной стадии, что удешевляет синтез.