بررسي خواص ريزساختاري و الكتروشيميايي ماده LiFePO4 سنتز شده به روش سولوترمال

كارشناسي ارشد

باتري ليتيوم-يون به عنوان يكي از مهمترين ابزارهاي ذخيره انرژي براي رفع خطرات زيست محيطي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي شناخته شده است. يكي از قسمت‌هاي مهم باتريهاي ليتيوم-يون ماده‌ي كاتدي مي‌باشد. از بين مواد مورد استفاده به عنوان ماده‌ي كاتدي، LiFePO4 به دليل پايداري حرارتي و شيميايي و ظرفيت ويژه تئوري بالا (mAh.g-1 170) مورد توجه قرار گرفته است. ماده‌ي LiFePO4 عمدتا توسط روش سولوترمال سنتز مي‌شود. عوامل مؤثر بر بهبود ويژگي‌هاي محصول به دست آمده از فرايند سولوترمال شامل نوع مواد اوليه، حلال، دما، زمان، pH و افزودني‌ها هستند. در اين پژوهش از آمينواسيدهاي مختلف (لايسين، گلايسين و گلوتاميك اسيد) به منظور بررسي مورفولوژي و عملكرد الكتروشيميايي ماده‌ي LiFePO4 استفاده شده است. استفاده از آمينواسيد لايسين در فرايند سولوترمال باعث كوچك شدن ذرات و كاهش عيوب ساختاري در LiFePO4 شد. به دليل وجود يك گروه آمين اضافي در زنجيره‌ي فرعي لايسين، pH محلول افزايش يافته و باعث امكان تشكيل پيوند پپتايد در حين فرايند سولوترمال مي‌شود. بررسي‌ها نشان داد كه كاهش عيوب آنتي سايت باعث افزايش ظرفيت ويژه مي‌شود. همچنين مشاهده شد كه كاهش عيوب آنتي سايت نقش بيشتري در بهبود ظرفيت در نرخ‌هاي بالا نسبت به افزايش سطح ويژه دارد. همچنين با استفاده از آزمون امپدانس با اعمال نرخ C 10 سرعت نفوذ بهبود يافت. براي مواد سنتز شده با استفاده از گلايسين و گلوتاميك اسيد ظرفيت ويژه به دست آمده بسيار كمتر از لايسين بود كه دليل اين پديده با استفاده از نحوه‌ي تشكيل پيوند پپتايد در اين آمينواسيدها و بررسي عيوب آنتي سايت در ذرات بحث شده است. بالاترين ظرفيت ويژه در استفاده از آمينواسيدها در فرايند سولوترمال براي لايسين بوده كه ظرفيتي برابر با mAh.g-1 123 در نرخ C 2/0 از خود نشان داده است.

194964

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر سيد مرتضي مسعود پناه - دكتر سميه اعلم الهدي