ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАРБОНАТА ЛИТИЯ
Аннотация
Карбонат лития вызывает колоссальный интерес у исследователей в связи с его широким применением в качестве реактива и образованием в составе твердого электролита в процессе работы литиевых аккумуляторов. В статье сообщается о рентгено-структурном исследовании кристаллической структуры химически чистого моноклинного карбоната лития. Рентгенограмма карбоната лития была зарегистрирована с использованием синхротронного излучения с длиной волны 0,688199 Å в геометрии Дебая-Шеpрера в диапазоне 2θ углов от 2 до 70 градусов, а проанализирована методом полнопрофильного анализа Ритвельда с уточнением параметров кристаллической ячейки и положений ионов в ней. После уточнения кристаллической структуры, была проведена релаксация положений ионов в кристаллической ячейке в рамках метода теории функционала плотности с использованием алгоритма Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шанно в программном обеспечении Quantum Espresso, где атомы моделировались с помощью псевдопотенциалов. Уточненная и оптимизированная кристаллические структуры подвергались формальному сравнению с определением максимальной разницы между эквивалентными позициями идентичных ионов, арифметического среднего между разницами координат эквивалентных позиций и меры схожести. Термохимические свойства экспериментально исследовались в диапазоне температур от 25 до 900 °С в потоке смеси воздуха и аргона на синхронном термоанализаторе в режиме термогравиметрического анализа – дифференциально сканирующей калориметрии. На основе полученных данных была определена температура плавления карбоната лития, а также обсуждены потеря массы, механизм разложения карбоната лития, и, возможное, взаимодействие с материалом тигля в указанном температурном диапазоне.
Для цитирования:
Шестаков М.В. Исследование кристаллической структуры и термохимических свойств карбоната лития. Рос. хим. ж. 2026. Т. LXX. No 1. С. 57-62. DOI: 10.6060/rcj.2026701.5.
Литература
Слесаренко А.А., Баймуратова Г.Р., Слесаренко Н.А., Тулибаева Г.З., Юдина А.В., Ярмоленко О.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2023. Т. LXVII. No 4. С. 43-47. DOI: 10.6060/RCJ.2023674.8.
Ярмоленко О.В., Баймуратова Г.Р., Тулибаева Г.З., Юдина А.В., Якущенко И.К., Шестаков А.Ф. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2023. Т. LXVII. No 4. С. 54-58. DOI: 10.6060/RCJ.2023674.10.
Хатмуллина К.Г., Юдина А.В., Тулибаева Г.З., Слесаренко А.А., Слесаренко Н.А., Черняк А.В., Ярмоленко О.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. No 1. С. 30-34. DOI: 10.6060/rcj.2025691.6.
Murdock B.E., Toghill K.E., Tapia-Ruiz N. // Adv. Energy Mater. 2021. V. 11. P. 2102028. DOI: 10.1002/aenm.202102028.
Adenusi H., Chass G.A., Passerini S., Tian K.V., Chen G. // Adv. Energy Mater. 2023. V. 13. P. 2203307. DOI: 10.1002/aenm.202203307.
Ярыкин Д.И., Гегова Р.С., Конюхов В.Ю. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 1. С. 60-66. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6823.
Khakmardan S., Li W., Giurco D., Crawford R. // J. Clean. Prod. 2024. V. 467. P. 142955. DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.142955.
Kelly J.C., Wang M., Dai Q., Winjobi O. // Resour. conserv. recycl. 2021. V. 174. P. 105762. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105762.
Рамазанов А.Ш., Атаев Д.Р., Каспарова М.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. Вып. 4. С. 52-58. DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6238.
Doose S., Mayer J.K., Michalowski P., Kwade A. // Metals. 2021. V. 11. P. 291. DOI: 10.3390/met11020291.
Викулова М.А., Максимова Л.А., Рудых В.Ю., Гороховский А.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 5. С. 62-69. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6969.
Joshi B., Ucar S., Knuutila H.K., Svendsen H.F., Andreassen J.-P., Bandyopadhyay S. // Sustain. Mater. Technol. 2025. V. 44. P. e01341. DOI: 10.1016/j.susmat.2025.e01341.
Zhao C., Zhang Y., Cao H., Zheng X., Van Gerven T., Hu Y., Sun Z. // Ultrason. Sonochem. 2019. V. 52. P. 484-492. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.12.025.
Peng C., Liu F., Wang Z., Wilson B.P., Lundström M. // J. Power Sources. 2019. V. 415. P. 179-188. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2019.01.072.
Yang W., Zhou L., Dai J., Zhou L., Zhang M., Xie C., Hao H., Hou B., Bao Y., Yin Q. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. P. 18448-18455. DOI: 10.1021/acs.iecr.9b03644.
Qin N., Jin L., Lu Y., Wu Q., Zheng J., Zhang C., Chen Z.,Zheng J.P. // Adv. Energy Mater. 2022. V. 12. P. 2103402. DOI: 10.1002/aenm.202103402.
Mahne N., Renfrew S.E., McCloskey B.D., Freunberger S.A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57. P. 5529-5533. DOI: 10.1002/anie.201802277.
Chen H., Duan S., Sun Y., Song X., Yu J. // RSC Adv. 2020. V. 10. P. 5604-5609. DOI: 10.1039/C9RA07909B.
Duan S., Sun Y., Song X., Yu J. // Cryst. Res. Technol. 2018. V. 53. P. 1700185. DOI: 10.1002/crat.201700185.
Ebrahiminia M., Hooper J.B., Bedrov D. // Crystals. 2018. V. 8. P. 473. DOI: 10.3390/cryst8120473.
Toby B.H., Von Dreele R.B. // J. Appl. Crystallogr. 2013. V. 46. P. 544-549. DOI: 10.1107/S0021889813003531.
Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabo I., Dal Corso A., De Gironcoli S., Fabris S., Fratesi G., Gebauer R., Gerstmann U., Gougoussis C., Kokalj A., Lazzeri M., Martin-Samos L., Marzari N., Mauri F., Mazzarello R., Paolini S., Pasquarello A., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G., Seitsonen A.P., Smogunov A., Umari P., Wentzcovitch R.M. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. P. 395502. DOI: 10.1088/0953-8984/21/39/395502.
Giannozzi P., Andreussi O., Brumme T., Bunau O., Buongiorno N.M., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Cococcioni M., Colonna N., Carnimeo I., DalCorso A., De Gironcoli S., Delugas P., DiStasio R.A., Ferretti A., Floris A., Fratesi G., Fugallo G., Gebauer R., Gerstmann U., Giustino F., Gorni T., Jia J., Kawamura M., Ko H.-Y., Kokalj A., Küçükbenli E., Lazzeri M., Marsili M., Marzari N., Mauri F., Nguyen N.L., Nguyen H.-V., Otero-de-la-Roza A., Paulatto L., Poncé S., Rocca D., Sabatini R., Santra B., Schlipf M., Seitsonen A.P., Smogunov A., Timrov I., Thonhauser T., Umari P., Vast N., Wu X., Baroni S. // J. Phys: Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 465901. DOI: 10.1088/1361-648X/aa8f79.
Prandini G., Marrazzo A., Castelli I.E., Mounet N., Marzari N. // Npj Comput. Mater. 2018. V. 4. P. 72. DOI: 10.1038/s41524-018-0127-2.
Dal Corso A. // Comput. Mater. Sci. 2014. V. 95. P. 337-350. DOI: 10.1016/j.commatsci.2014.07.043.
Garrity K.F., Bennett J.W., Rabe K.M., Vanderbilt D. // Comput. Mater. Sci. 2014. V. 81. P. 446-452. DOI: 10.1016/j.commatsci.2013.08.053.
Effenberger H., Zemann J. // Z. fur Krist. - Cryst. Mater. 1979. V. 150. P. 133-138. DOI: 10.1524/zkri.1979.150.1-4.133.
Finger L.W., Cox D.E., Jephcoat A.P. // J. Appl. Crystallogr. 1994. V. 27. P. 892-900. DOI: 10.1107/S0021889894004218.
de la Flor G., Orobengoa D., Tasci E., Perez-Mato J.M., Aroyo M.I. // J. Appl. Crystallogr. 2016. V. 49. P. 653-664. DOI: 10.1107/S1600576716002569.
Beyer H., Meini S., Tsiouvaras N., Piana M., Gasteiger H.A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. P. 11025. DOI: 10.1039/c3cp51056e.
Sarmiento A.W.S., Pasco P.A.E.G., Gil J.A.M., Canqui A.M., Huanca F.C. // Rev. Gest. Soc. Ambient. 2024. V. 18. P. e08156. DOI: 10.24857/rgsa.v18n10-251.
Kim J.-W., Lee H.-G. // Metall. Mater. Trans. B. 2001. V. 32B. P. 17-24. DOI: 10.1007/s11663-001-0003-0.
Argandoña G., Aresti M., Blanco J.M., Muel E., Esarte J. // Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 7597. DOI: 10.3390/app11167597.
Shi L., Qu T., Liu D., Deng Y., Yang B., Dai Y. Process of thermal decomposition of lithium carbonate. In: Proceedings. Part 3: TMS 2020 Annual Meeting & Exhibition (TMS2020). San Diego. California. USA. February 23–27. 2020. Eds. J.
Lee, S. Wagstaff, G. Lambotte, A. Allanore, F. Tesfaye: Materials Processing Fundamentals 2020. The Minerals, Metals and Materials Series. Cham, Switzerland: Springer. 2020. P. 107. DOI: 10.1007/978-3-030-36556-1.
