بررسی خواص ریزساختاری ماده کاتدی lini0.5co0.2mn0.3o2 پوشش داده شده با لیتیم زیرکونات

با اینکه ماده کاتدی لایه ای linicomno2 موسوم به ncm به دلیل دارا بودن ظرفیت نسبتاً بالا و برگشت پذیر و همچنین هزینه و سمیت پایین به عنوان ماده کاتدی اصلی برای باتری های لیتیم-یون قابل شارژ شناخته شده است، اما چرخه کاری این ماده در سرعت های شارژ-دشارژ بالا ناپایدار است و در دماهای بالا نیز عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهد. روش پوشش دهی سطحی به عنوان یکی از روش های موثر در بهبود عملکرد ماده کاتدی ncm شناخته شده است. با توجه به این که خصوصیات ریزساختاری ماده کاتدی تاثیر مستقیمی بر عملکرد الکتروشیمیایی آن دارد، بررسی تغییرات ریزساختاری حاصل از فرآیند پوشش دهی از اهمیت خاصی برخوردار است. در تحقیق حاضر ماده کاتدی تجاری lini0.5co0.2mn0.3o2 با ماده لیتیم زیرکونات (li2zro3) در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی پوشش داده شد. برای این منظور برای اولین بار از پیش ماده نسبتاً ارزان زیرکونیم اکسی کلراید 8 آبه (zrocl2.8h2o) و روش سلژل در محیط آبی استفاده شد. سپس از لحاظ ریزساختاری مورد مشخصه یابی قرار گرفت. مطابق با نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، نمونه با 1% وزنی از ماده پوشش بالاترین میزان یکنواختی ماده پوشش روی ذرات ماده کاتدی را نشان داد. برای نمونه مذکور، بر اساس نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس و استفاده از روش کوهن برای محاسبه ثوابت شبکه، برای نمونه با 1% وزنی ماده پوشش، شاخص نسبت ثوابت شبکه c/a بالاتر از عدد 4.9 به دست آمد که دلالت بر منظم بودن ساختار ماده کاتدی است. همچنین، اختلاف ثوابت شبکه ماده کاتدی با 1% وزنی ماده پوشش با میانگین ثوابت شبکه گزارش شده برای ماده کاتدی بدون پوشش برای ثوابت a و c به ترتیب 0.0015 و 0.0456 آنگستروم به دست آمد و مشخص شد که کمترین تغییر را نسبت به مقادیر 3 و 5% وزنی در ساختار ماده کاتدی ایجاد کرده است. همچنین مطابق با نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، در نمونه با 1% وزنی ماده پوشش، حضور لایه پوشش به ضخامت حدود 15 تا 20 نانومتر با یک مرز قابل رویت بین هسته از جنس ماده کاتدی و پوسته از جنس ماده لیتیم زیرکونات اثبات شد. در مجموع نتایج تحقیق نشان داد که لایه پوشش لیتیم زیرکونات به مقدار 1% وزنی کمترین تغییر در ساختار بلوری ماده کاتدی را ایجاد می کند و از این رو، این مقدار ماده پوشش را می توان به عنوان مقدار بهینه درنظرگرفت.

Investigation of the effect of various concentrations of the Iron Oxide nanoparticles on the growth parameters of spikerash

LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) as cathode material has been the main cathode material for rechargeable Liion batteries due to its relatively high reversible capacity, low cost and low toxicity, However it has poor cycling stability at high rate and poor performance at elevated temperatures. Surface modification has been proved to be a effective approach to improve NCM523 cathode material. Since structural characteristics have direct effect on electrochemical performance, then structural changes due to coating process are very important. In the present work, NCM523 is coated with 1wt%, 3wt% and 5wt% of Li2ZrO3 through a sol - gel method in aqueous solution and charactrised by structural and electrochemical performance analysis.The coated sample with 1wt% Li2ZrO3 according to scaning electron microscopy (SEM) images has the highest level of uniformity of coating material on NCM523 particles and according to Xray diffraction analysis presents the least crystal structure change compare to other samples. Also according to transmission electron microscopy (TEM) images, the presence of coated material with a obvious boundary between LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cathode material and Li2ZrO3 coated material is confirmed.. Altogether, the results proved that 1wt% Li2ZrO3 has the least structural Changes and this amount can be selected as an optimal amount for coating.