بررسی عملکرد الکتروشیمیایی ماده کاتدی LiNi۰.۵Co۰.۲Mn۰.۳O۲ در اثر پوشش دهی با نانو پوشش لیتیم زیرکونات Li۲ZrO۳

خصوصیات الکتروشیمیایی ماده کاتدی LiNi۰.۵Co۰.۲Mn۰.۳O۲ (NCM۵۲۳) با ساختار لایه ای در ولتاژ قطع بالا کاهش قابل توجهی پیدا می کند. به منظور بهبود پایداری مواد کاتدی در طول فرآیندهای شارژ و دشارژ، بهبوددهی سطحی می تواند واکنش های جانبی در فصل مشترک بین ماده فعال و الکترولیت را کاهش دهد. در تحقیق حاضر ماده کاتدی تجاری LiNi.۵ با استفاده از روش سل – ژل در محیط آبی با ماده لیتیم زیرکونات Li۲ZrO۳ Li۲ZrO و در مقادیر ۱،۳، ۵ درصد وزنی پوشش دهی شد و از لحاظ عملکرد الکتروشیمیایی مورد مشخصه یابی قرار گرفت. نمونه ماده کاتدی با ۱% وزنی ماده پوشش بر اساس آزمون های شارژ- دشارژ در سرعت های دشارژ ۰.۲C,۰.۱C,۰.۰۵C به ترتیب ظرفیت های ۱۲۵، ۹۱/۳۴، ۷۹/۳۲ 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 ۱% وزنی ماده پوشش ۴۰ میلی آمپر ساعت بر گرم بعد از ۴۰ سیکل کاری در سرعت دشارژ ۱C 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 ۱% 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 میکند و آن را در طی فرآیند شارژ-دشارژ از تماس با الکترولیت محافظت می نماید

کلیدواژه ها:

باتری لیتیم-یون ، ماده کاتدی لیتیم نیکل کبالت منگنز اکسید ، پوششدهی سطحی ، عملکرد الکتروشیمیایی ، فرآیند سل-ژل