بررسي خواص ريزساختاري و ويژگي هاي الكتروشيميايي ماده كاتدي Na3V2(PO4)3 سنتز شده به روش احتراق محلولي به منظور كاربرد در باتريهاي سديم-يون

كارشناسي ارشد

افزايش روزانه مصرف انرژي منجر به افزايش تقاضاي جهاني به سوختهاي فسيلي شده است. به دليل تجديد ناپذيري و مشكلات زيست محيطي ناشي از سوخت¬هاي فسيلي، استفاده از منابع انرژي تجديد¬پذير در دهه گذشته مورد توجه جامعه جهاني قرار گرفته است. باتريهاي ليتيوم يون به عنوان دستگاه¬هاي ذخيره¬ساز انرژي به دليل چگالي انرژي و سرعت شارژ بالاتر نسبت به ساير سيستمهاي ذخيره¬ساز انرژي مورد توجه قرار گرفته¬اند. كمبود منابع ليتيم و قيمت بالاي آنها در جهان، موجب شده تا محققان به فكر يافتن جايگزين مناسب براي اين گروه از باتري¬ها باشند. باتريهاي سديم-يون به دليل فراواني و توزيع گسترده منابع سديم و همچنين عملكرد الكتروشيميايي مشابه به عنوان جايگزيني اميدوار كننده براي باتريهاي ليتيوم-يون مطرح شده¬اند. كاتد مورد بررسي در اين پايان نامه جزئي از ساختارهاي نايسيكون ¬ ميباشد كه در گروه كاتدهاي پليآنيوني قرار گرفته و فرمول شيميايي آن Na3V2(PO4)3 مي¬باشد. در اين پژوهش به كمك افزودني هاي CTAB، گلايسين و اسيد سيتريك به عنوان سوخت و تركيب آن¬ها با مواد سازنده ماده كاتدي، به بررسي اثر اين مواد در عملكرد الكتروشيميايي ماده كاتدي پرداخته مي شود. در دماي احتراق°C 350 به مدت 15¬دقيقه محترق مي¬گردند. پودر حاصل به منظور افزايش بلورينگي در دماي °C850 و به مدت 6 ساعت در اتمسفر آرگون كلسينه شده¬اند. با بررسي ريزساختار مشخص گرديد با افزايش CTAB اندازه ذرات كاهش يافته و سطح ويژه افزايش يافته است. همچنين در ماده كاتدي با نسبت¬هاي مختلف گلايسين و CTAB مقدار بهينه گلايسين نسبت مولي 4/0 تشخيص داده شد و ساختار متخلخل ايجاد شد. تركيب اسيد سيتريك و CTAB¬ موجب شد ذرات در محدوه اندازه بزرگ قرار گرفته و كاربردي براي پژوهش پيش روي نداشته باشند. براي ماده كاتدي با افزودني CTAB در نرخ جريان C1، ظرفيت دشارژ در چرخه اول براي نمونه¬هاي 2/0، 4/0 و 8/0 معادل88، 109 و mAhg-1112 گزارش شد. زماني كه از نسبت¬هاي 2/0، 8/0 و 4/0گلايسين تست شارژ و دشارژ در نرخ جريان C1 گرفته شد به ترتيب ظرفيت دشارژ اوليه 98، 105وmAhg-1113از خود به نمايش گذاشتند. در نمونه به همراه اسيد سيتريك ظرفيت دشارژ اوليه در نرخ جريانC1/0 و C1 به ترتيب105.8 mAhg-1101.1 گزارش گرديده است.

195161

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر استفان آدامز

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه - دكتر مسعود هاشمي نياسري