سنتز احتراقي NCM نانو ساختار با افزودني ماده گرافني براي كاربرد در باتري ليتيمي

كارشناسي ارشد

در پژوهش حاضر نانو ماده NCM با روش سنتز احتراقي توليد شد. به منظور بررسي رشد دانه نانو ماده NCM، اين ماده در دما‌هاي 750، 850 و C˚950 در زمان‌هاي 5، ۷/۵، 10، ۱۲/۵ و 15 ساعت تكليس شد. با استفاده از تحليل نتايج XRD و FESEM نمودار (قطر كريستال)ln برحسب (زمان)ln براي نمونه آنيل شده در دماهاي 750، 850 و C˚950 و زمان‌هاي ۷/۵، 10، ۱۲/۵ و 15 ساعت رسم شد. در ادامه با استفاده از معادله خطي كه اين نرم ‌افزار براي هر خط مي‌دهد، مقدار شيب‌خط (n) براي هر خط بدست آمده است. مقدار n بدست آمده نشان دهنده اين است كه رشد غالب كريستا‌ل‌ها با نفوذ از طريق مرز ذرات اتفاق افتاده است كه مكانيزم غالب رشد دانه ماده NCM است. بهترين نمونه سنتز شده در اين مرحله نمونه تكليس شده در دماي C˚850 به مدت 15 ساعت بود. در اين نمونه مقدار (104)I(003)/I برابر با ۱/۳ است. در ادامه با اضافه كردن 3% وزني اكسيد گرافن احياشده به ماده NCM بهينه در مرحله قبل و تحليل داده‌هاي XRD مشاهده شد كه ميزان اختلات كاتيوني كاهش و در ساختار لايه‌اي بهبود حاصل شد. همچنين شدت پيك‌هاي (104)I(003)/I نسبت نمونه قبلي بهبود پيدا كرد و برابر ۱/۴ شد. با انجام آناليز‌‌هاي شارژ- دشارژ براي نمونه NCM با 3% ليتيم اضافي، ظرفيت شارژ و دشارژ اوليه به ترتيب mAh/g۱۹۸/۱۱۵ و mAh/g۱۶۷/۶۴ در نرخ C ۰/۰۵ بدست آمد. همچنين برگشت پذيري ظرفيت بدست آمده براي اين نمونه بعد از انجام عمليات چرخه پذيري در نرخ‌هاي مختلف C، 94% ظرفيت اوليه در نرخ C۰/۰۱ است. اين نمونه بعد از طي 50 چرخه شارژ- دشارژ ۱۲/۱ درصد ظرفيت غير قابل برگشت از خود نشان داد. در مرحله بعد سوسپانسيون اكسيد گرافن تهيه شده با استفاده از تابش فرابنفش مايكروويو به اكسيد گرافن احيا شده تبديل شد. در ادامه كامپوزيت RGO-NCM با درصد‌هاي وزني 1، 3 و 5% تهيه شد. با انجام عمليات شارژ- دشارژ براي نمونه‌هاي كامپوزيتي RGO-NCM، بهبود در ظرفيت دشارژ اوليه، ظرفيت برگشت پذير و كاهش افت ظرفيت در طي فرايند چرخه پذيري براي همه نمونه‌هاي گرافني حاصل شد. نمونه با 5% اكسيد گرافن احيا شده داراي ظرفيت شارژ و دشارژ اوليه به ترتيب mAh/g۲۰۹/۲۴ و mAh/g۱۸۶/۸۴بود. همچنين برگشت پذيري ظرفيت در طول فرايند چرخه پذيري در نرخ‌هاي مختلف C برابر با 99% ظرفيت اوليه در نرخ C۰/۱ بود. ظرفيت غير قابل برگشت پذير در طول فرايند چرخه دهي در C1 نيز براي اين نمونه۹۷/۴% ظرفيت دشارژ اوليه بوده است. با استفاده از تحليل نتايج EIS مشاهده شد اضافه كردن RGO با بهبود هدايت الكتريكي در ماده كامپوزيتي RGO-NCM باعث كاهش مقاومت انتقال شارژ شد. واژه‌هاي كليدي: سنتز احتراقي، رشد دانه، باتري ليتيم يون، نانو كامپوزيت RGO-NCM

191232

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي فناوري نانو - نانو مواد

دكتر ميثم جلالي - دكتر روح اله رحماني فرد