بهبود کاتد های غنی از نیکل با استفاده از پوشش-های رسانا

در میان انواع باتری ها، باتری های لیتیوم-یون به دلیل داشتن توان ویژه و دانسیته انرژی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. ساختار، مورفولوژی و خواص الکتروشیمیایی کاتد نقش اساسی در عملکرد باتری های لیتیوم-یون دارد. مواد کاتدی غنی از نیکل لایه لایه به دلیل دانسیته انرژی بالا، مواد کاتدی نوظهور دوست دار محیط زیست برای کاربردهای تجاری هستند. ماده کاتدی ((NCM(۸۱۱)) Li[Ni(۰/۸)cO(۰.۱)Mn(۹.۱]O(۲) ظرفیت دشارژ ویژه بالایی دارد اما بدلیل ناپایداری ساختاری هنگام واکنش با یون لیتیوم منجر به تشکیل لایه های مقاوم و در نتیجه کاهش ولتاژ در عملکرد باتری می شود. در این پروژه از فرایند های آلایش با آلومینیوم و پوشش دهی با ترکیب رسانای )Li(۲)SiO(۳ به طور همزمان جهت بهبود ماده کاتدی (NCM(۸۱۱ استفاده شده است. نمونه های کاتدی آلایش شده با آلومینیوم مقدار مقاومت کمتر و در نتیجه ظرفیت بالاتری را نسبت به نمونه کاتدی خالص (NCM(۸۱۱ نشان دادند. با وارد شدن مقدار بهینه آلومینیوم (۸ درصد مولی) در داخل ساختار ماده کاتدی، فاصله بین لایه ای را تغییر داده و باعث سخت تر شدن ماده و در نتیجه کوتاه تر شدن مسیر انتشاریون لیتیوم و افزایش ظرفیت دشارژ اولیه می شود. اعمال همزمان آلایش با آلومینیوم و پوشش دهی یکنواخت با (Li(۲)SiO(۳ باعث بهبود عملکرد الکتروشیمیایی و پایداری چرخه پذیری نمونه کاتدی (۱۸۵mAh/g)NCM(۸۱۱ در نرخ سرعت ۱C و ۹۵ درصد بازده کولمبی) می شود.

کلیدواژه ها:

کاتد های غنی از نیکل ، پوشش های کامپوزیتی ، آلایش ، باتری لیتیوم-یون ، پلی وینیل پیرولیدون