Journal of Iranian Ceramic Society
فصلنامه سرامیک ایران
Jicers
Engineering & Technology
http://jicers.ir
1
admin
1735-3351
2783-3097
fa
jalali
1400
2
1
gregorian
2021
5
1
17
1
online
1
fulltext
fa
رفتار الکتروشیمیایی ماده کاتدی LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 پوشش داده شده با لیتیم زیرکونات (Li2ZrO3)
Investigation on the behavior of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 coated by Nano-sized Li2ZrO3
نانو مواد
Nanomaterials
پژوهشي
Research
<div style="text-align: justify;"><span style="font-size:12px;"><span style="line-height:2;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="color:black;">خصوصیات الکتروشیمیایی ماده کاتدی </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">LiNi<sub>0.5</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.3</sub>O<sub>2</sub> (NCM523)</span></span> <span style="color:black;">با ساختار لایه­ای در ولتاژ قطع بالا کاهش قابل توجهی پیدا می­کند. به منظور بهبود پایداری مواد کاتدی در طول فرآیندهای تغذیه و تخلیه بهبوددهی سطحی می­تواند واکنش­های جانبی در فصل مشترک بین ماده فعال و الکترولیت را کاهش دهد.</span> <span style="color:black;">در تحقیق حاضر ماده کاتدی تجاری </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">LiNi<sub>0.5</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.3</sub>O<sub>2</sub></span></span> <span style="color:black;">با استفاده از روش سل </span><span style="color:black;">–</span><span style="color:black;"> ژل در محیط آبی با ماده لیتیم زیرکونات </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">(Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub>)</span></span> <span style="color:black;">در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی پوشش­دهی شد و از لحاظ عملکرد الکتروشیمیایی مورد مشخصه­یابی قرار گرفت. نمونه ماده کاتدی با 1% وزنی ماده پوشش بر اساس آزمون­های تغذیه و تخلیه در سرعت­های تخلیه </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">0.05C</span></span><span style="color:black;">، </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">0.1C</span></span><span style="color:black;"> و </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">0.2C</span></span><span style="color:black;"> به ترتیب ظرفیت­های 125، 34/91 و 32/79 میلی آمپر ساعت بر گرم را از خود نشان داد که نسبت به سایر نمونه­های مورد آزمایش بالاترین بود. همچنین بر اساس نتایج آزمون سیکل­پذیری، ظرفیت نمونه ماده کاتدی با 1% وزنی ماده پوشش 40 میلی آمپر ساعت بر گرم بعد از 40 سیکل کاری در سرعت دشارژ </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">1C</span></span> <span style="color:black;">تعیین شد که این مقدار نیز نسبت به سایر نمونه­های مورد آزمایش بالاتر بود.</span> <span style="color:black;"> همچنین براساس نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ضریب نفوذ یون لیتیم در ماده کاتدی </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">NCM</span></span> <span style="color:black;"> با 1% 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 </span><span dir="LTR"><span style="color:black;">NCM</span></span> <span style="color:black;"> بازی می­کند و آن را در طی فرآیند تغذیه و تخلیه از تماس با الکترولیت محافظت می­نماید. <span style="color:black;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span><span style="color:black;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span></span></span></div>
<div style="text-align: justify;"><span style="line-height:2;"><span style="font-size:12px;">The electrochemical properties of the layered structure LiNi<sub>0.5</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.3</sub>O<sub>2</sub> (NCM523) materials decrease at an elevated cut-off voltage. To improve the stability of LiNi<sub>0.5</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.3</sub>O<sub>2</sub> (NCM523) during charging/discharging processes, surface coating may hinder the side reactions on the interphase between active material and electrolyte. In the present work, NCM523 is coated with 1wt%, 3wt% and 5wt% of Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub> through a sol – gel method in aqueous solution and charactrised by electrochemical performance analysis 1wt% Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub> coated sample based on the results of charge-discharge tests at 0.05C, 0.1C and 0.2C delivers capacity of 125, 91.34 and 79.32 mAhg<sup>-1</sup> respectively which is the highest capacity than the other samples. The results of cyclability test showed that the 1wt% Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub> coated sample delivers the capacity of 40 mAhg<sup>-1</sup> after 40 cycles at 1C rate which is much higher than the other samples. also the results of electrochemical impedance spectroscopy test showed that the diffiusion coefficient of Li<sup>+</sup>-ion of 1wt% Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub> coated sample has been greatly increased. Altogether, the results proved that the coating layer of Li<sub>2</sub>ZrO<sub>3</sub> plays an important role in alleviating structural damage of NCM523 during the charge / discharge processes from electrolyte contact.</span></span></div>
باتری لیتیم-یون, ماده کاتدی لیتیم نیکل کبالت منگنز اکسید, پوشش دهی سطحی, عملکرد الکتروشیمیایی, فرآیند سل-ژل
Li-ion batteries, Cathode materials, Surface coating, Electrochemical performance, Sol gel processes
43
60
http://jicers.ir/browse.php?a_code=A-10-1670-2&slc_lang=fa&sid=1
Mehdi
Rostami
مهدی
رستمی
mehdirostami1993@yahoo.com
10031947532846003199
10031947532846003199
Yes
دانشگاه علم و صنعت ایران
Alireza
Zakeri
علیرضا
ذاکری
zakeria@iust.ac.ir
10031947532846003200
10031947532846003200
No
دانشگاه علم و صنعت ایران