رفتار الکتروشیمیایی ماده کاتدی Lini0.5co0.2mn0.3o2 پوشش داده شده با لیتیم زیرکونات (Li2zro3)

خصوصیات الکتروشیمیایی ماده کاتدی lini0.5co0.2mn0.3o2 (ncm523) با ساختار لایه ای در ولتاژ قطع بالا کاهش قابل توجهی پیدا می کند. به منظور بهبود پایداری مواد کاتدی در طول فرآیندهای تغذیه و تخلیه بهبوددهی سطحی می تواند واکنش های جانبی در فصل مشترک بین ماده فعال و الکترولیت را کاهش دهد. در تحقیق حاضر ماده کاتدی تجاری lini0.5co0.2mn0.3o2 با استفاده از روش سل - ژل در محیط آبی با ماده لیتیم زیرکونات (li2zro3) در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی پوشش دهی شد و از لحاظ عملکرد الکتروشیمیایی مورد مشخصه یابی قرار گرفت. نمونه ماده کاتدی با 1% وزنی ماده پوشش بر اساس آزمون های تغذیه و تخلیه در سرعت های تخلیه 0.05c، 0.1c و 0.2c به ترتیب ظرفیت های 125، 34/91 و 32/79 میلی آمپر ساعت بر گرم را از خود نشان داد که نسبت به سایر نمونه های مورد آزمایش بالاترین بود. همچنین بر اساس نتایج آزمون سیکل پذیری، ظرفیت نمونه ماده کاتدی با 1% وزنی ماده پوشش 40 میلی آمپر ساعت بر گرم بعد از 40 سیکل کاری در سرعت دشارژ 1c تعیین شد که این مقدار نیز نسبت به سایر نمونه های مورد آزمایش بالاتر بود. همچنین براساس نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ضریب نفوذ یون لیتیم در ماده کاتدی ncm با 1% وزنی از ماده پوشش به میزان زیادی افزایش پیدا کرد. در مجموع نتایج نشان داد که لایه پوشش لیتیم زیرکونات نقش مهمی را در جلوگیری از آسیب ساختاری به ماده کاتدی ncm بازی می کند و آن را در طی فرآیند تغذیه و تخلیه از تماس با الکترولیت محافظت می نماید.

Investigation on the behavior of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 coated by Nano-sized Li2ZrO3

The electrochemical properties of the layered structure LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) materials decrease at an elevated cutoff voltage. To improve the stability of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) during charging/discharging processes, surface coating may hinder the side reactions on the interphase between active material and electrolyte. 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 electrochemical performance analysis 1wt% Li2ZrO3 coated sample based on the results of chargedischarge tests at 0.05C, 0.1C and 0.2C delivers capacity of 125, 91.34 and 79.32 mAhg1 respectively which is the highest capacity than the other samples. The results of cyclability test showed that the 1wt% Li2ZrO3 coated sample delivers the capacity of 40 mAhg1 after 40 cycles at 1C rate which is much higher than the other samples. also the results of electrochemical impedance spectroscopy test showed that the diffiusion coefficient of Li+ion of 1wt% Li2ZrO3 coated sample has been greatly increased. Altogether, the results proved that the coating layer of Li2ZrO3 plays an important role in alleviating structural damage of NCM523 during the charge / discharge processes from electrolyte contact.