Бойчук А. М. Структура, електрофізичні та інтеркаляційні властивості шпінельних систем LiMn2-xFexO4 різної морфології

У дисертації досліджено вплив заміщення залізом на структуру, морфологію, електрофізичні та електрохімічні властивості літій-марганцевої шпінелі, синтезованої керамічним та золь-гель методами. Показано, що утворення однофазної шпінелі можливе за температури 1070 К для золь-гель синтезу та 1270 К для керамічного методу, при цьому зафіксовано утворення катіонів двовалентного заліза в октапідгратці, що підвищує електропровідність шпінелі. В результаті проведення імпедансних досліджень джерел струму з катодом на основі сполук LiMn2-xFexO4 на першому циклі розряду встановлено зміни провідних властивостей пасивуючих плівок та катодної суміші. Показано, що на початковому етапі відбувається зростання опору пасивуючої плівки, що пов'язане з накопиченням йонів літію на поверхні катоду. Встановлено, що при цьому провідність катодної композиції зростає зі збільшенням ступеня літіювання. Співставлення цих результатів з експериментальними значеннями сталої гратки в процесі Li+ - інтеркаляції дозволило запропонувати трьохетапну модель електростимульованого впровадження. В результаті порівняння коефіцієнта дифузії йонів Li+, отриманого методами СЕІ (10-13 - 10-11 см2/с) та GITT (10-12 - 10-11 см2/с), показано, що шпінельні системи LiMn2-xFexO4 різної морфології можуть бути успішно використані в літієвих електрохімічних джерелах струму високої ємності та потужності.