عنوان مقاله :
سنتز و مشخصه‌يابي ماده LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 به عنوان كاتد در باتري‌هاي ليتيم يون و بررسي اثر دماي كلسيناسيون بر رفتار الكتروشيميايي كاتد
عنوان به زبان ديگر :
Synthesis and Characterization of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 as a Cathode Material for Lithium Ion Batteries and Investigating the Effect of Calcination Temperature on Electrochemical Performance of Cathode
پديد آورندگان :
ببرزاده، علي دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي مواد و متالورژي، تهران، ايران , رياحي فر، رضا پژوهشگاه مواد و انرژي، مشكين‌دشت - پژوهشكده نانوتكنولوژي و مواد پيشرفته، البرز، ايران , رييسي، بابك پژوهشگاه مواد و انرژي، مشكين‌دشت - پژوهشكده نانوتكنولوژي و مواد پيشرفته، البرز، ايران , قربانزاده، ميلاد پژوهشگاه مواد و انرژي، مشكين‌دشت - پژوهشكده نانوتكنولوژي و مواد پيشرفته، البرز، ايران
كليدواژه :
سنتز حالت جامد , ماده كاتدي , باتري ليتيم يون , ساختار لايه‌اي
چكيده فارسي :
ماده كاتدي LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 به روش حالت جامد و با استفاده از كربنات ليتيم، اكسيد نيكل، دي‌اكسيد منگنز و اكسيد كبالت به عنوان مواد اوليه سنتزشد. همچنين از سه دماي عمليات حرارتي 800، 850 و 900 درجه سانتي گراد جهت بررسي تاثير دما بر سنتز ماده كاتدي استفاده شد. نتايج تفرق اشعه ايكس نشان داد كه ماده سنتز شده در دماهاي 800 و 850 درجه سانتي گراد بدون ناخالصي بوده و در دماي 900 درجه سانتي گراد پيك ناخالصي مشاهده مي‌شود. همچنين نسبت شدت پيك صفحات (003) به (104) به عنوان معياري مهم براي اختلاط كاتيوني، براي نمونه سنتز شده در دماي 850 درجه سانتي گراد به عنوان نمونه بهينه 34/1 به دست آمد. نتايج ميكروسكوپ الكتروني روبشي براي دماهاي 800 و 850 درجه سانتي گراد مورفولوژي يكنواخت با ميانگين اندازه ذرات 5/0 و 7/0 ميكرومتر نشان داد. اما نمونه سنتز شده در دماي 900 درجه سانتي گراد مورفولوژي يكنواختي نداشته و ميانگين اندازه ذرات اين نمونه 5/1 ميكرومتر به دست آمد. آزمون EDX تمامي نمونه‌ها را عاري از هر گونه ناخالصي نشان داده و همچنين تنها نمونه سنتز شده در دماي 850 درجه سانتي گراد را داراي نسبت مولي مورد انتظار نشان داد. آزمون شارژ و تخليه در ولتاژ 5/2 تا 3/4 با نرخ جريان C1/0 براي نمونه سنتز شده در دماي 850 درجه سانتي گراد ظرفيت تخليه mAh/g 15/147 نشان داد. همچنين بعد از 30 سيكل %4/88 ظرفيت حفظ شد.
چكيده لاتين :
In this study, LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cathode material was synthesized by solid-state reaction. Li2CO3, NiO, Co3O4, and MnO2 were used as starting materials. In order to study the influence of heat treatment temperature on cathode synthesis, three heat treatment temperature 800, 850 and 900 ℃ were used. X-ray diffraction and scanning electron microscope equipped with EDX were utilized for sample characterizing. The efficiency of produced batteries was evaluated by charge-discharge tests. XRD results showed no impurity in the powders which synthesized in 800 ℃ and 850 ℃, however in 900 ℃ the impurity was detected. The intensity ratio of I003/I104 was used as a standard for degree of cation mixing. This parameter was 1.34 for the sample synthesized in 850 ℃. SEM analyzes reveal that samples which synthesize in 800 ℃ and 850 ℃ have homogeneous morphology with the average particles size of 0.5 and 0.7μm. However, the sample which synthesizes in 900 ℃ does not have homogeneous morphology and its average particle size is 1.5μm. The charge-discharge test in a voltage range 2.5-4.3 V and current rate 0.1C showed that the sample which synthesized in 850 ℃ had a discharge capacity of 147.15mAh/g and also this sample could save 88.4% of its capacity after 30 cycles.
عنوان نشريه :
مواد و فناوري هاي پيشرفته
