Наличие примесной фазы FE3P в высококачественных LIFEPO4: рентгено-структурные и нейтронно-графические исследования.

Главная » Литература » Тезисы » Наличие примесной фазы FE3P в высококачественных LIFEPO4: рентгено-структурные и нейтронно-графические исследования.
Автор: Е.М. Ершенко, А.В.Бобыль, В.В Рунов, Е.И. Теруков
Год издания: 2016

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург

Петербургский институт ядерной физики им. Константинова, НИЦ КИ, Гатчина

При сопоставительных исследованиях порошков LiFePO4 и электродов на их основе, имеющих высокие электрохимические целевые параметры,  в образцах некоторых производителей c помощью метода сепарации магнитной фазы было обнаружено наличие магнитных частиц.

C помощью рентгенодифракционного анализа, установлено, что эти частицы содержат ферромагнитные кристаллиты Fe3P с областью когерентного рассеяния 50 нм. При этом отношение интегральной интенсивности рентгенодифракционных пиков Fe3P [231] и LiFePO4 [112] равно ~ 1/7(Рис 1). Однако неполнота рентгеновской картины от примесной фазы из-за перекрытия ее пиками основной фазы не позволяет надежно определить ОКР рентгеновских лучей этой примесной фазы, но это становится возможным, когда примесная фаза является магнитной. Тогда как магнитные измерения дают точные величины размеров доменов магнитной фазы. Для решения этой задачи использовался нейтронно-графический метод.

Показано, что образец LiFePO4 содержит ферромагнитные наночастицы Fe3P  размером 17 +-1 нм. Измерения размеров магнитных  доменов выполнены методом  малоуглового   рассеяния  поляризованных   нейтронов   (Small-Angle  Polarized  Neutron  Scattering, SAPNS) с выделением интерференционного магнитно-ядерного рассеяния. Продемонстрирована высокая   эффективность  этого метода  при  решении   задач  такого   класса,  которая   основана  на  возможности выделять и изучать  магнитно-ядерное  контрастирующее  рассеяние на фоне общего  магнитного  и ядерного малоуглового рассеяния.

Рис . 1

На Рис 2 приведены данные измерений D(q) = I+(q)I(q) для образцов №1 и №5. Диапазон векторов рассеяния –0.003 Å < q < 0.003 Å – область интерференции магнитного рассеяния с прямым пучком. Диапазон q < –0.003 Å слева и диапазон q > 0.003 Å справа – области магнитно-ядерной интерференции [1]. Как видно на Рис 2, магнитно-интерференционный эффект отсутствует для образца №1 и в полной мере наблюдается для образца №5. Также для образца №5 проведено лево-правое относительно оси Y суммирование интерференционного рассеяния (Рис 3), с целью анализа импульсной зависимости интерференционного эффекта. Как оказалось, данные для этого образца удовлетворительно описываются квадрированным лоренцианом:

D(q) = I+(q) – I(qA/[q2 +(1/Rc)2]2, (1)

Рис. 2

Рис. 3

Таким образом, показано, что образец №5 содержит ферромагнитные фазы Fe3P с характерным размером 170±10 Å.

[1] В.В. Рунов, Д.С. Ильин, М.К. Рунова, А.К. Раджабов, Письма в ЖЭТФ 95(9), 530 (2012)