Os cientistas da Skoltech estudaram os defeitos da hidroxila no LiFePO ₄ , um material catódico amplamente utilizado em baterias comerciais de íon-lítio, contribuindo para a compreensão geral da química deste material. Este trabalho ajudará a melhorar o LiFePO ₄ processo de fabricação para evitar a formação de defeitos estruturais intrínsecos adversos que deterioram seu desempenho. O artigo foi publicado na revista Química Inorgânica .

Fosfato de lítio e ferro, LiFePO ₄ , é um seguro, material de cátodo estável e acessível para baterias de íon-lítio que foi muito bem otimizado para aplicações práticas, apesar de sua baixa condutividade e densidade de energia média. No entanto, os cientistas continuam a estudar as várias propriedades deste material, e, em particular, o impacto de seus defeitos no desempenho eletroquímico.

“É bem sabido que LiFePO ₄ os materiais geralmente têm uma quantidade considerável de defeitos anti-local de Li / Fe. Este é um tipo de defeito pontual quando os átomos de Li e Fe trocam suas posições na rede cristalina. Contudo, antes de nós, ninguém presumiu que o PO ₄ parte também pode ser ativa para defeitos neste material. Descobrimos que, em alguns casos, o PO ₄ ânion pode ser substituído por quatro ou cinco grupos OH, que tem um efeito negativo no desempenho eletroquímico do LiFePO ₄ à base de baterias. Esses defeitos são chamados de defeitos OH ou, mais especificamente, defeitos de hidroxila do tipo hidrogarnet, "Dmitry Aksyonov, Skoltech Senior Research Scientist e o primeiro autor do artigo, explica.

Aksyonov, Professor Assistente Stanislav Fedotov, e Professor Artem Abakumov (CEST), com seus colegas, usou uma abordagem conjunta computacional e experimental combinando teoria funcional de densidade e difração de nêutrons para estudar os defeitos de hidroxila (OH) em LiFePO ₄ . Eles também foram capazes de confirmar seus resultados experimentalmente em um LiFePO ₄ amostra.

"Os defeitos OH do hidrogarnet são bem conhecidos em geologia, mas não tanto na ciência dos materiais. A presença de defeitos OH em LiFePO ₄ poderia ter sido imaginado muito antes traçando paralelos com seus análogos estruturais no grupo de minerais de olivina. Portanto, a maior conclusão de nosso trabalho é provavelmente que os pesquisadores devem buscar conhecimento não apenas em sua área de origem, mas também em outras áreas, "Aksyonov diz.

Uma vez que os defeitos de OH não são triviais de detectar, LiFePO produzido comercialmente ₄ materiais podem tê-los também, ele observa, e é importante ter esses efeitos de deterioração sob controle.

"O resultado prático mais simples desta pesquisa seria envidar esforços para modificar o procedimento de síntese de forma a eliminar totalmente este tipo de defeitos do LiFePO ₄ materiais. Contudo, nossa experiência diz que lutar contra os defeitos faz muito menos sentido do que transformá-los a nosso favor. Então, a história tem todas as chances de continuar, "Stanislav Fedotov acrescenta.