26562

بررسي ساختار و ريزساختار و عملكرد الكتروشيميايي ماده Li3V2(PO4)3 سنتز شده به روش احتراقي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد

1397-1400

1400/11/25

دكتر سيد مرتضي مسعود پناه- دكتر سميه اعلم الهدي

مهندسي مواد

باتري‌هاي ليتيوم-يون دستگاه‌هاي ضروري ذخيره‌سازي انرژي هستند كه انرژي الكترونيكي را تامين مي‌كنند. با افزايش تقاضا براي عملكرد انرژي پايدار، چالش‌هاي مربوطه بايد هم در صنعت و هم در دانشگاه برطرف شود. يكي از مهم¬ترين قسمتهاي باتري¬هاي ليتيوم-يون ماده¬ي كاتدي مي¬باشد. Li3V2 (PO4)3/C، يك ستاره در حال رشد در خانواده كاتدها، در سالهاي اخير توجه بيشتري را به خود جلب كرده است زيرا ميتواند ميانگين پتانسيل بالا (4 ولت <) و ظرفيت ويژه (197 ميلي آمپر ساعت بر گرم) را با پايداري ساختاري عالي در طول سيكل نشان دهد. با اين حال هدايت الكتريكي پايين ماده Li3V2(PO4)3/C يكي از چالش¬هاي مهم به شمار مي¬آيد، كه براي رفع اين مشكل مي¬توان از دوپ كردن ، كامپوزيت، استفاده از منابع كربن و طراحي ريزساختار استفاده كرد. روش سنتز سريع و آسان احتراقي مبتني بر واكنشهاي شيميايي خود به خود براي سنتز مواد كاتد Li3V2(PO4)3/C با كارايي بالا توسعه يافته است. در اين پژوهش ساختارهاي كريستالي، مورفولوژي سطح و رفتار الكتروشيميايي ماده Li3V2(PO4)3/C به همراه سورفكتانت CTAB در دماها و زمان¬هاي مختلف كلسينه بررسي شده و پس از بررسي نتايج در محدوده ولتاژ V 3/4-0/3 ، نمونه سينتر شده در دماي 750 درجه سانتيگراد به مدت 8 ساعت به همراه افزودني CTAB بالاترين ظرفيت تخليه mAhg-1 67/104در نرخ C1 پس از 50 سيكل را از خود نشان ميدهد. علاوه بر اين، در نرخ‌هاي C1/0، C2/0 و C5/0، ظرفيت تخليه كامپوزيت بهينه Li3V2(PO4)3/C به ترتيب mAhg-1 53/114، 71/110و 32/109 مي¬باشد. در ادامه ماده كاتدي Li3V2(PO4)3/C به همراه سورفكتانت PVP به عنوان منبع كربن سنتز و در دماي 750 درجه سانتي¬گراد به مدت 8 ساعت كلسينه شد. نتايج الكتروشيميايي حاصل از پودر به دست آمده در محدوده ولتاژ V 3/4-0/3، ظرفيت تخليه (mAhg-1) 14/96 در نرخ C1 پس از 50 سيكل را نشان ميدهد.

1401/03/16

Investigation of structure, microstructure and electrochemical performance of combustion synthesized Li3V2 (PO4)3 material

2/14/2023 12:00:00 AM

Lithium-ion batteries are essential energy storage devices that supply electronic energy. As the demand for uninterrupted energy performance rises, corresponding challenges need to be overcome in both industry and academia. One of the most important parts of lithium-ion batteries is the cathode material. Li3V2 (PO4)3/C, a rising star in the cathode family, has attracted more attention in recent years because it can display a high average potential (>4.0 V) and specific capacity (197 mAh/g) with excellent structural stability during cycling. However, the low electrical conductivity of Li3V2 (PO4) 3 / C is one of the major challenges, which can be addressed Focused.by doping, composites, carbon sources and microstructure design. A fast and easy combustion synthesis method based on spontaneous chemical reactions has been developed for the synthesis of high performance Li3V2 (PO4) 3 / C cathode materials. In this study, the crystal structures, surface morphology and electrochemical behavior of Li3V2 (PO4) 3 / C samples were calcined with CTAB surfactant at different temperatures and times, and finally synthesized at the optimum temperature and time with PVP surfactant And compared with CTAB surfactant. After reviewing the results in the potential range of 3.4-0.3 V, the sample sintered at 750 ° C for 8 h with CTAB additive shows the highest discharge capacity of 104.67 mAhg-1 at 1C rate after 50 cycles. In addition, at rates of 0.1C, 0.2C and 0.5C, the optimal discharge capacity of Li3V2 (PO4) 3 / C composite is 114.53 mAhg-1, 110/71 and 109/32, respectively.

: باتري ليتيوم يون؛ كاتد Li3V2(PO4)3/C; قابليت نرخ بالا؛ سنتز احتراقي; CTAB؛ PVP

: Lithium ion battery; Cathode Li3V2 (PO4)3/C; High rate capability; Combustion synthesis; CTAB; PVP

elaheh mohammadiha

dr morteza masoodpanah & dr somaye alamolhoda