بهبود کاتد¬های غنی از نیکل با استفاده از پوشش-های رسانا

مرضیه طباطبایی مقدم کوه کمر¹ خدیجه هوشیاری²

1) دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی کاربردی ،دانشگاه ارومیه
2) استاد راهنما دانشکده شیمی گروه شیمی کاربردی ،هیئت علمی دانشگاه ارومیه

محل انتشار : دومین کنگره بین المللی علوم، مهندسی و فن آوری های نو(secongress.com)
چکیده :
در میان انواع باتری¬ها، باتری¬های لیتیوم-یون به دلیل داشتن توان ویژه و دانسیته انرژی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. ساختار، مورفولوژی و خواص الکتروشیمیایی کاتد نقش اساسی در عملکرد باتری¬های لیتیوم-یون دارد. مواد کاتدی غنی از نیکل لایه لایه به دلیل دانسیته انرژی بالا، مواد کاتدی نوظهور دوست¬دار محیط زیست برای کاربردهای تجاری هستند. ماده کاتدی Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 (NCM811) ظرفیت دشارژ ویژه بالایی دارد اما بدلیل ناپایداری ساختاری هنگام واکنش با یون لیتیوم منجر به تشکیل لایه¬های مقاوم و در نتیجه کاهش ولتاژ در عملکرد باتری می¬شود. در این پروژه از فرایند¬های آلایش با آلومینیوم و پوشش¬دهی با ترکیب رسانای Li2SiO3 به طور همزمان جهت بهبود ماده کاتدی NCM811 استفاده شده است. نمونه¬های کاتدی آلایش شده با آلومینیوم مقدار مقاومت کمتر و در نتیجه ظرفیت بالاتری را نسبت به نمونه کاتدی خالص NCM811 نشان دادند. با وارد شدن مقدار بهینه آلومینیوم (8 درصد مولی) در داخل ساختار ماده کاتدی، فاصله بین لایه¬ای را تغییر داده و باعث سخت‌تر شدن ماده و در نتیجه کوتاه‌تر شدن مسیر انتشاریون لیتیوم و افزایش ظرفیت دشارژ اولیه می¬شود. اعمال همزمان آلایش با آلومینیوم و پوشش دهی یکنواخت با Li2SiO3 باعث بهبود عملکرد الکتروشیمیایی و پایداری چرخه¬پذیری نمونه کاتدی NCM811 (mAh/g 185 در نرخ سرعت C 1 و 95 درصد بازده کولمبی) می¬شود.
کلمات کلیدی : کاتد¬های غنی از نیکل پوشش¬های کامپوزیتی آلایش باتری لیتیوم-یون پلی وینیل پیرولیدون .