بهینه سازی میزان لیتیوم مازاد در ماده فعال کاتدی با ترکیب NMC در حالت غیر استوکیومتری بر روی عملکرد باتری یون لیتیومی

چکیده: در این تحقیق، تاثیر میزان لیتیوم مازاد در مرحله لیتیوم دهی کاتد به صورت غیر استوکیومتری در باتری یون لیتیومی بررسی شده است. به همین منظور پیش ماده کاتدی با ترکیب Ni0.3Mn0.5Co0.2 با استفاده از فرآیند هم رسوبی به صورت هیدروکسیدی سنتز شده و پس از آن با مقادیر مختلفی از لیتیوم هیدروکسید (LiOH)، لیتیوم دهی شد تا تاثیر میزان لیتیوم مازاد در ترکیب Lix(Ni0.3Mn0.5Co0.2)O2 روی خواص الکتروشیمیایی کاتد بررسی شود. نتایج آنالیز ICP، XRD و SEM نشان داد که نمونه ها بخوبی سنتز شده اند و ترکیبات با ساختار لایه ای تشکیل شده و اندازه ذرات در نمونه ها کمتر از 10میکرون است. نتایج تست های شارژ-دشارژ باتری برای هر سه نمونه سنتز شده با نرخ های 0.5-5C بیانگر آن است که نمونه Li1.5(Ni0.3Mn0.5Co0.2)O2 دارای بهترین عملکرد الکتروشیمیایی بود به طوری که در نرخ دشارژ 1C ظرفیت آن mAh/g200 بوده و پس از 30 چرخه، ظرفیت آن با نرخ دشارژ 5C به mAh/g138 رسید. آنالیز امپدانس(EIS) مشخص نمود که نمونه Li1.5(Ni0.3Mn0.5Co0.2)O2 دارای کمترین مقاومت داخلی می باشد. با توجه به نتایج حاصل می توان گفت که افزایش میزان لیتیوم مازاد برای بهبود عملکرد باتری میزان بهینه ای دارد؛ به طوری که در حالت غیر استوکیومتری با افزایش میزان لیتیوم تا Li1.5 با بهبود عملکرد همراه بوده است و بالاتر از این مقدار منجر به کاهش عملکرد باتری می گردد.

کلیدواژه ها:

باتری یون لیتیومی ، ماده فعال کاتدی ، نیکل-منگنز-کبالت ، هم رسوبی ، لیتیم مازاد