سنتز و مشخصه‌یابی ماده LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 به عنوان کاتد در باتری‌های لیتیم یون و بررسی اثر دمای کلسیناسیون بر رفتار الکتروشیمیایی کاتد

Abstract

ماده کاتدی LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 به روش حالت جامد و با استفاده از کربنات لیتیم، اکسید نیکل، دی‌اکسید منگنز و اکسید کبالت به عنوان مواد اولیه سنتزشد. همچنین از سه دمای عملیات حرارتی 800، 850 و 900 درجه سانتی گراد جهت بررسی تاثیر دما بر سنتز ماده کاتدی استفاده شد. نتایج تفرق اشعه ایکس نشان داد که ماده سنتز شده در دماهای 800 و 850 درجه سانتی گراد بدون ناخالصی بوده و در دمای 900 درجه سانتی گراد پیک ناخالصی مشاهده می‌شود. همچنین نسبت شدت پیک صفحات (003) به (104) به عنوان معیاری مهم برای اختلاط کاتیونی، برای نمونه سنتز شده در دمای 850 درجه سانتی گراد به عنوان نمونه بهینه 34/1 به دست آمد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی برای دماهای 800 و 850 درجه سانتی گراد مورفولوژی یکنواخت با میانگین اندازه ذرات 5/0 و 7/0 میکرومتر نشان داد. اما نمونه سنتز شده در دمای 900 درجه سانتی گراد مورفولوژی یکنواختی نداشته و میانگین اندازه ذرات این نمونه 5/1 میکرومتر به دست آمد. آزمون EDX تمامی نمونه‌ها را عاری از هر گونه ناخالصی نشان داده و همچنین تنها نمونه سنتز شده در دمای 850 درجه سانتی گراد را دارای نسبت مولی مورد انتظار نشان داد. آزمون شارژ و تخلیه در ولتاژ 5/2 تا 3/4 با نرخ جریان C1/0 برای نمونه سنتز شده در دمای 850 درجه سانتی گراد ظرفیت تخلیه mAh/g 15/147 نشان داد. همچنین بعد از 30 سیکل %4/88 ظرفیت حفظ شد.