بررسي پارامترهاي موثر بر سنتز هم رسوبي ماده كاتدي LiNi0.8Co 0.15Al0.05O2 NCA) (

كارشناسي ارشد

باتري‌هاي ليتيوم يون از پركاربردترين نوع باتري‌ها به شمار مي‌روند و كاتد بخش مهمي از آنها ميباشد. كاتدهاي لايهاي غني از نيكل، به دليل ظرفيت بالا، امروزه مورد توجه هستند. از جمله روشهاي سنتز اين مواد، ميتوان به روش سل-ژل، سنتز احتراقي، روشهاي حالت جامد و روش هم‌رسوبي اشاره كرد. به دليل توليد ماده در حجم بالا و صنعتي بودن روش هم‌رسوبي و همينطور كنترل خوب شرايط سنتز در اين روش، در اين پژوهش از روش هم‌رسوبي براي توليد مادهي كاتدي استفاده شد. از آنجايي كه ويژگيهاي ريز ساختار مادهي كاتدي از جمله مورفولوژي، دانسيته ضربه و توزيع اندازه ذرات بر روي عملكرد الكتروشيميايي مادهي كاتدي، پايداري ساختار و طول عمر آن تاثير گذار ميباشند، بررسي عوامل تاثيرگذار بر خواص ريز ساختار مادهي كاتدي سنتز شده امري الزاميست. شرايط حاكم بر فرايند سنتز، و همچنين دماي كلسينه كردن هيدروكسيدهاي فلزي سنتز شده، از جمله مواردي است كه تاثير بسزايي بر ريز ساختار و عملكرد ماده‌ي كاتدي خواهد داشت. بنابر اين در اين تحقيق عواملي همچون غلظت محلول نمكهاي فلزي در محدودهي 5/0 تا2 مولار , pH واكنش در محدوده 9 تا4/10, سرعت اختلاط مواد واكنشگر داخل راكتور در محدودهي 200 تا 800 دور بر دقيقه، سرعت تزريق محلول نمكهاي فلزي داخل راكتور در محدودهي‌ 35 تا 210 ميلي ليتر بر ساعت , غلظت محلول آمونياك در محدوده‌ي 5/2 تا 10 مولار و همچنين دماي كلسيناسيون در محدودهي 650 تا 850 درجه سانتيگراد مورد آزمايش قرار گرفت. همچنين در اين پروژه دو منبع آلومينيوم مورداستفاده در سنتز كاتدNCA (سديم آلومينات (NaAlO2) و سولفات آلومينيوم (SO4)36H2O)Al2)) با هم مقايسه شد. تاثير عوامل ذكر شده بر روي مورفولوژي ذرات اوليه و ثانويه توسط تصاوير ميكروسكوپي FESEM مورد بررسي قرار گرفت. جهت اندازهگيري ذرات اوليه و ثانويه ، از نرم افزار Dijimizer كمك گرفته شد. از آزمون ICP و EDS براي بررسي استوكيومتري مواد كاتدي سنتز شده استفاده شد. به منظور بررسي فازهاي موجود و ساختار كريستالي مادهي سنتز شده، از آزمون XRD كمك گرفته شد. از آزمون TGA براي تعيين محدودهي دماي تغيير فاز هيدروكسيدهاي فلزي، حين فرايند كلسيناسيون استفاده شد. از ميان نمونههاي سنتز شده، با توجه به دانسيته پودر و مورفولوژي ذرات حاصل، سرعت تزريق 35 ميلي ليتر بر ساعت، غلظت 2 مولار, سرعت اختلاط 500 دور بر دقيقه, pH واكنش7/9 , غلظت آمونياك 5 مولار به عنوان شرايط مناسب هم‌رسوبي اعلام شد. با توجه به الگوي پراش پرتو ايكس و پارامترهاي شبكه، دماهاي كلسيناسيون 750 درجه سانتي‌گراد به عنوان دماي مناسب اعلام گرديد. همچنين سديم آلومينات به عنوان منبع بهينه تامين آلومينيوم مورد نياز سنتز كاتد NCA شناخته شد..

194017

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا رياحي فر

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر سيد حسين سيدين - دكتر سميه اعلم الهدي