Структура и электрофизические свойства Na-замещенной шпинели LiNi0.5Mn1.5O4
The study was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (State task in the field of scientific activity). , Project No. FENW-2023-0010/GZ0110/23-11-IF
Лымарь Д.В.1, Глазунова Е.В.1,2, Шилкина Л.А.1, Куликова Е.С.3, Назаренко А.В.4, Спиваков А.А.1, Вербенко И.А.1, Хасбулатов С.В.2, Резниченко Л.А.1
1Институт физики Южного федерального университета, Ростов-на-Дону, Россия
2Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАН, Грозный, Россия
3Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия
4Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия

Email: glazunova@sfedu.ru
Поступила в редакцию: 18 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 22 октября 2025 г.
Принята к печати: 25 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 28 ноября 2025 г.
В работе представлены результаты рентгеноструктурного анализа, исследования микроструктуры и диэлектрических характеристик твердых растворов системы Li1-xNaxNi0.5Mn1.5O4. Рентгеноструктурный анализ показал, что твердые растворы системы Li1-xNaxNi0.5Mn1.5O4 имеют неупорядоченную структуру типа шпинели Fd3m. Введение в систему Na+ приводит к образованию примесных фаз NiO и LiMnO2, концентрация которых возрастает при увеличении концентрации Na+. Показано, что введение в систему Na+ приводит к уменьшению параметра ячейки, что свидетельствует о его невключении или ограниченном включении в кристаллическую решетку LiNi0.5Mn1.5O4. Анализ зависимостей диэлектрических спектров показал, что в твердых растворах Li1-xNaxNi0.5Mn1.5O4 отсутствует переход в сегнетоэлектрическую фазу. Увеличение электропроводности выше 150 K обусловлено прыжковой проводимостью. Ключевые слова: твердофазный синтез, структура типа шпинели, LiNi0.5Mn1.5O4, модифицирование, диэлектрическая спектроскопия.
- N.A. Spaldin Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 476, 2233, 20190542 (2020)
- З.В. Гареева, Э.И. Бадертдинова. Известия Уфимского Научного Центра РАН. 1, 44 (2021)
- Z. Hu, G.B.G. Stenning, H. Zhang, Y. Shi, V. Koval, W. Hu, Z. Zhou, C. Jia, Is. Abrahams, H. Yan. Journal of Materiomics 11, 100857 (2025)
- J. Cao, B. Yang, G. Smith, A. Mahajan, H. Zhang, Y. Lin, C. Yu, V. Koval. Materials \& Design 248, 113498 (2024)
- X. Wang, J. Shi, X. Wang, Y. Li. Ceramics International 46, 11, 18707 (2020)
- A. Datar, B. Ray, S. Datar, V. Mathe. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 489, 165373 (2019)
- J. Finley, L. Liu. Appl. Phys. Lett. 116, 110501 (2020)
- X. Ren, Y. Han, X. Chen, Y. Fu, F. Wang, K. Hu, Z. Sun, K. Zhang. Journal of Alloys and Compounds 920, 165918 (2022)
- Sushanta Mandal, Jyoti Sharma, Tirthankar Chakraborty, Sanjoy Kr. Mahatha, Sourav Marik. Journal of Alloys and Compounds 1010, 177993 (2025)
- A. Sundaresan, N.V. Ter-Oganessian. J. Appl. Phys. 129, 060901 (2021)
- N.W. Grimes Philos. Mag. 26, 1217 (1972)
- J. Hemberger, P. Lunkenheimer, R. Fichtl, H.-A. Krug von Nidda, V. Tsurkan, A. Loidl. Nature 434, 364 (2005)
- A.I. Smolentsev, A.B. Meshalkin, N.V. Podberezskaya, A.B. Kaplun. J. Struct. Chem. 49, 953 (2008)
- Run Liu, Linlin Pan, Silu Peng, Lili Qin, Jian Bi, Jiangtao Wu, Hua Wu, Zuo-Guang Ye. J. Mater. Chem. C. 7, 1999 (2019)
- W. Branford, M.A. Green, D.A. Neumann. Chem. Mater. 14, 1649 (2002)
- R. Santhanam, B. Rambabu. Journal of Power Sources 195, 5442 (2010)
- I. Ganesh. International Materials Reviews 58, 63 (2013)
- G. Liu, L. Wen, Y. Liu. Journal of Solid State Electrochemistry 14, 2191 (2010)
- J. Wang, W. Lin, B. Wu, J. Zhao. Electrochimica Acta. 145, 245 (2014)
- N. Amdouni, K. Zaghib, F. Gendron. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 309, 1, 100 (2007)
- R. Svetogorov, P. Dorovatovskii, V. Lazarenko. Cryst. Res. Technol, 55, 5, 1900184 (2020)
- Р.Д. Светогоров "Dionis --- Diffraction Open Integration Software". Cвидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ N 2018660965 (2018)
- Powder Diffraction File. Data Card. Inorganic Section. Set 1, card 1239. JCPDS. Swarthmore, Pennsylvania, USA (1948)
- Powder Diffraction File. Data Card. Inorganic Section. Set 9, card 109. JCPDS. Swarthmore, Pennsylvania, USA (1948)
- Г.Б. Бокий. Введение в кристаллохимию. Издательство Московского университета. М. (1954). 120 с
- T. Ohzuku, K. Ariyoshi, S. Takeda, Y. Sakai. Electrochim. Acta. 46, 2327 (2001)
- C. Liu, J. Nan, X. Zuo, X. Xiao, D. Shu. International Journal of Electrochemical Science. 7, 8, 7152 (2012)
- Д.В. Волков, А.В. Назаренко, Л.А. Шилкина, И.А. Вербенко. Известия РАН. Серия физическая, 87, 9, 1248 (2023)
- T. Li, K. Chang, A.M. Hashem, A.E. Abdel-Ghany, R.S. El-Tawil, H. Wang, H. El-Mounayri, A. Tovar, L. Zhu, C.M. Julien. Electrochem. 2, 95 (2021)