بررسي خواص و ويژگي هاي ماده كاتدي LiNi0.5Mn1.5O4 سنتز شده به روش هيدروترمال

كارشناسي ارشد

باتري‌هاي ليتيم يوني به‌طور گسترده در وسايل الكترونيكي قابل حمل مانند تلفن‌هاي همراه و دوربين‌ها به دليل دانسيته انرژي بالا، ولتاژ كاري بالا و طول عمر سيكلي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. خواص الكتروشيمي باتري‌هاي ليتيم يوني وابسته به ماده كاتدي است كه در ميان انواع مواد كاتدي، ساختار اسپينلي LiNi0.5Mn1.5O4 با كانال‌هاي سه بعدي براي نفوذ ليتيم، به دليل ولتاژ كاري (Li / Li+ ~ 7/4) و دانسيته انرژي بالا ( Whkg-1650) مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش، ماده كاتدي LNMO به روش هيدروترمال و با استفاده از اسيد اگزاليك به عنوان عامل رسوب‌دهنده بعد از كلسينه در دماي بالا سنتز شد. در اين پزوهش اثر دماي هيدروترمال، زمان كلسينه، غلظت واكنش‌دهنده‌ها و همچنين اثر حضور اسيد سيتريك با نسبت‌هاي يك و سه مورد بررسي قرار گرفت. پودرهاي سنتز شده با آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس، حرارتي افتراقي/ وزني، طيف‌ سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، ميكروسكوپ الكتروني روبشي طيف سنجي فوتوالكترون پرتو ايكس و اسپكتومتري نشري پلاسماي جفت شده القايي مشخصه‌يابي شدند. همچنين خواص الكتروشيمي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. پودرهاي سنتز شده با استفاده از نسبت‌هاي مختلف اسيد سيتريك (1 و 3) نشان دادند كه با كاهش نسبت اسيد سيتريك اندازه ذرات از 303 به nm 275 كاهش مي‌يابد. همچنين بررسي افزايش غلظت واكنش‌دهنده‌ها، افزايش رشد ذرات را در حين فرآيند هيدروترمال نشان داد. طبق نتايج، ماده كاتدي LNMO سنتز شده تحت دماي ℃ 140 كه به مدت 2 ساعت تحت دماي ℃ 800 كلسينه شده‌اند، با اندازه ذرات nm 513 با مورفولوژي هشت‌وجهي شكل، داراي ظرفيت دشارژ mAhg-1 48/73 در نرخ C2/0 است كه نسبت به ديگر نمونه‌ها خواص الكتروشيمي بهتري را ارائه داده است.

194695

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر سيدمرتضي مسعودپناه - دكتر منصور سلطانيه