ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия

Косов Я. И., старший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: kosovyai@nornik.ru

ООО «Норникель Спутник», Санкт-Петербург, Россия

Ларина М. В., главный менеджер

ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия

Шведов С. Н., старший менеджер УСРП ДРП3

АО «Кольская ГМК», Мончегорск, Россия

Олязаев А. Э., технолог

Спрос на аккумуляторные батареи с обратимым эффективным электрохимическим хранением и преобразованием энергии постоянно растет. Высокий потенциал применения натрийионных аккумуляторов (НИА) эксперты в первую очередь связывают с системами накопления энергии. Однако в публикациях, посвященных получению катодных материалов для НИА (в том числе из прекурсоров, используемых для литийионных аккумуляторов), недостаточно освещены вопросы применения высоконикелевых слоистых оксидов. Это обуславливает актуальность изучения возможности натрирования высоконикелевых материалов. В связи с этим были проведены исследования влияния условий высокотемпературного синтеза на микроструктуру получаемых порошков катодных материалов для НИА при работе с прекурсором типа NMC и разными источниками натрия (карбонат и гидроксид натрия). С целью установления механизма и расширения теоретической базы в области синтеза катодных материалов для натрийионных систем выполнено сравнительное термоаналитическое исследование процесса высокотемпературного натрирования с использованием карбоната и гидроксида натрия в составе смеси. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа изучена морфология, химический и фазовый состав частиц полученных катодных материалов. В результате экспериментальных исследований с использованием в качестве источника натрия его гидроксида получены образцы с высокой степенью натрирования. При применении карбоната натрия материал практически не натрируется. Оптимизация условий натрирования материалов представляет собой одно из перспективных направлений исследований в области получения катодных материалов для НИА.

1. Кулова Т. Л., Скундин А. М. От литий-ионных к натрий-ионным аккумуляторам // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16, № 3. С. 122–150. DOI: 10.18500/1608-4039-2016-16-3-122-150
2. Резепова Д. О., Косова Н. В. Новые электродные материалы для натрий-ионных и гибридных натрий-литий-ионных аккумуляторов: синтез, структура и электрохимические свойства // Наука. Технологии. Инновации : сборник научных трудов : в 9 частях. Новосибирск, 05–09 декабря 2016 г. Часть 3. – Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2016. С. 179, 180.
3. Опра Д. П., Цветников А. К., Синебрюхов С. Л., Сергиенко В. И., Гнеденков С. В. Электродные материалы с улучшенными характеристиками для литиевых и натриевых электрохимических источников тока: результаты и перспективы (обзор) // Вестник ДВО РАН. 2021. № 5. С. 65–78. DOI: 10.37102/0869-7698_2021_219_05_06.
4. Скундин А. М., Кулова Т. Л., Ярославцев А. Б. Натрий-ионные аккумуляторы (обзор) // Электрохимия. 2018. Т. 54, № 2. С. 131–174. DOI: 10.7868/S0424857018020019.
5. Wang Q., Mariyappan S., Rousse G., Tarascon J. M. et al. Unlocking anionic redox activity in O3-type sodium 3d layered oxides via Li substitution // Nature Materials. 2021. Vol. 20. P. 353–361.
6. Rangasamy V. S., Zhang L., Seo J. W., Locquet J.-P., Thayumana sundaram S. Enhanced electrochemical performance of Na2/3[Mn0.55Ni0.30Co0.15]O2 positive electrode in sodium-ion batteries by functionalized multi-walled carbon nanotubes // Electrochimica Acta. 2017. Vol. 237. P. 29–36.
7. Zhao C., Lu Y., Chen L., Hu Y. Ni-based cathode materials for Na-ion batteries // Nano Research. 2019. Vol. 12. P. 2018–2030.
8. Sun Xin, Ji Xiao-Yang, Xu Hao-Yang, Zhang Chen-Yu et al. Sodium insertion cathode material Na0.67[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2 with excellent electrochemical properties // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 208. P. 142–147.

9. Xu H., Zong J., Chen S., Ding F. et al. Synthesis and evaluation of NaNi0.5Co0.2Mn0.3O2 as a cathode material for Na-ion battery // Ceramics International. 2016. Vol. 42, Iss. 10. P. 12521–12524.
10. You Y., Dolocan A., Li W., Manthiram A. Understanding the air-exposure degradation chemistry at a nanoscale of layered oxide cathodes for sodium-ion batteries // Nano Letters. 2019. Vol. 19, Iss. 1. P. 182–188.
11. Sun H. H., Hwang J. Y., Yoon C. S., Heller A., Mullins C. B. Capacity degradation mechanism and cycling stability enhancement of AlF3-coated nanorod gradient Na[Ni0.65Co0.08Mn0.27]O2 cathode for sodium-ion batteries // ACS Nano. 2018. Vol. 12, Iss. 12. P. 12912–12922.
12. Jin Y., Le P. M. L., Gao P., Xu Y. et al. Low-solvation electrolytes for high-voltage sodium-ion batteries // Nature Energy. 2022. Vol. 7, Iss. 8. P. 718–725.
13. Hwang J. Y., Oh S. M., Myung S. T., Chung K. Y. et al. Radially aligned hierarchical columnar structure as a cathode material for high energy density sodium-ion batteries // Nature Communications. 2015. Vol. 6. 6865.
14. Zhou P. F., Liu X. L., Weng J. Y., Wang L. et al. Synthesis, structure, and electrochemical properties of O’3-type monoclinic NaNi0.8Co0.15Al0.05O2 cathode materials for sodium-ion batteries // Journal of Materials Chemistry A. 2019. Vol. 7, Iss. 2. P. 657–663.
15. Mingjun Xiao, Huizhen Sun. Review on modification strategy of layered transition metal oxide for sodium ion battery cathode material // Journal of Energy Storage. 2025. Vol. 114, Part A. 115824. DOI: 10.1016/j.est.2025.115824
16. Yadav V., Patel A., Tiwari A., Singh S. P. et al. A novel hybrid sodium ion capacitor based on Na [Ni0.60Mn0.35Co0.05]O2 battery type cathode and presodiated D-Ti3C2Tx T pseudocapacitive anode // Journal of Alloys and Compounds. 2024. Vol. 1006. 176326.
17. Gonçalves J. M., Silva G. T. M., Zanin H. Ni-rich layered cathodes in sodium-ion batteries: perspectives or déjà vu? // Journal of Materials Chemistry A. 2024. Vol. 12, Iss. 29. P. 17756–17770.
18. Косов Я. И., Богатырев Д. М., Иванова Е. А., Пакальнис В. В. Исследование вариантов пирометаллургических операций технологии получения высоконикелевых катодных материалов типа NMC для литий-ионных аккумуляторов // Цветные металлы. 2024. № 10. С. 63–70.