بهینه سازی طول عمر باتری های لیتیوم یون با کاتد غنی از نیکل با پوشش دهی آلومینا

باتری های لیتیوم یونی با کاتدهای غنی از نیکل علی رغم چگالی انرژی بالا، ولتاژ اسمی بالا و طول عمر مناسب، دارای نقاط ضعفی نیز هستند و کاتد آن ها در طی چرخه های طولانی، به دلیل واکنش های مخرب درون باتری تخریب شده و خواص الکتروشیمیایی خود را از دست می دهد. مشخص شده که پوشش دهی ذرات کاتدی با روش رسوب گذاری به عنوان یک روش ساده و کاربردی، می تواند این فرایندهای مخرب را کنترل کرده و طول عمر باتری را افزایش دهد. در این پژوهش، پوشش Al۲O۳ با استفاده از پیش ماده Al(NO۳)۳.۹H۲O بر روی سطح ماده کاتدی ایجاد شده و با مقایسه نتایج آزمون XRD و بررسی عملکرد الکتروشیمیایی، مشخص شد که این پوشش دهی با حفظ ساختار بلورین ماده کاتدی باعث دستیابی به خواص الکتروشیمیایی بهتر برای ماده کاتدی می شود. در نهایت سطح ماده فعال کاتدی NCM با ۰.۵، ۱، ۲ و ۵ درصد وزنی Al۲O۳ پوشش داده شد. با بررسی تصاویر SEM، TEM و آزمون EDS، تشکیل لایه پوشش Al۲O۳ بر روی سطح ماده کاتدی مورد تایید قرار گرفت و با بررسی نرخ پذیری و چرخه پذیری این نمونه ها درون نیم سل باتری سکه ای، ۲% وزنی پوشش Al۲O۳ با ایجاد ۳۰% طول عمر مفید بیشتر به عنوان درصد وزنی بهینه این فرایند پوشش دهی شناسایی شد.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم یون ، کاتد ، NCM ، پوشش دهی ، آلومینا