15458

15458

سنتز نانومگهميت و بررسي عملكرد آن بعنوان آند درباتري ليتيومي

دكتري

مواد و متالورژي گرايش سراميك

زمستان 1394

زمستان 1394

دكتر فرهاد گلستاني¬فرد-دكتر عليرضا ميرحبيبي

دكتر اريك كلدر

در اين پژوهش، با روش طراحي آزمايش و بهينهسازي پارامترهاي روش همرسوبي، نانومگهميهت بها اندازه متوسط nm 11 جهت استفاده به عنوان آند باتري ليتيمي سنتز گرديد. بررسهي پارامترههاي مهوثر در اين روش نشان داد كه pH و نسبت 2+/Fe3+Fe تاثير بيشتري بر اندازه ذرام نسهبت بهه دمها و زمهان دارنهد. براي بررسي تاثير اندازه ذرام اوليه بر عملكرد، با افزايش زمان واكنش ذرام با انهدازه متوسهط nm 11 و 11 تهيه شد. همچنين براي بررسي تاثير شكل پودر اوليه، با تغيير پارامترهاي فرايند سنتز، علاوه بر ذرام شبه -كروي، ذرام با اشكال شبهسوزني و صفحهاي با سطح ويهژه نسهبتام مشهابه قحهدود 1-.g2m 111±7 ( و بهراي بررسي تاثير تخلخل، ذرام متخلخل با سطح ويهژه 1-.g2m 185 تهيهه گرديدنهد. در ادامهه، دوغهابي از ذرام مگهميت تهيه و لايه آند به روش ريختهگري نواري جهت آزمهايش بهاتري آمهاده گرديهد. بررسهي تغييهرام ظرفيت ويژه نانوذرام مگهميت به عنوان آند در دانسيته جريان 1-mA.g 500 نشان داد كه ظرفيت برگشهت پذير براي نانومگهميت با اندازه متوسط nm 11 ق 1-mAh.g 190 ( از نانومگهميتهاي بها انهدازه متوسهط nm 11 و 11 ق 1-mAh.g 980 و 130 ( بالاتر است. علت اين افزايش ميتواند ناشي از سطح ويهژه بهالاتر و طهول نفوذ كوتاهتر يون ليتيوم باشد. همچنين نتايج آزمايش باتري براي نمونه شبهسوزني، ظرفيت برگشهت پهذير 1-mAh.g 510 را نشان داد كه بيشتر از ظرفيت برگشت پذير نمونههاي صهفحهاي و شهبهكهروي ) 1-mAh.g 190 ( است كه اين امر ناشي از مقاومت بالاتر ذرام شبهسوزني در رهايي تنش در حين شارژ و دشهارژ ،170 است. نتايج آزمايش نمونه متخلخل حاكي از ظرفيت ويژه برگشتپذير 1-mAh.g 710 بود كه به صورم اابهل ملاحظهاي بالاتر از ساير ذرام است. علت اين امر علاوه بر سطح ويژه بالاتر، وجود تخلخلهايي است كهه در هنگام شارژ و دشارژ باعث تحمل تغييرام حجمي ذرام گرديده و از جدايش ذرام از يكديگر و از زيرلايه در الكترود جلوگيري ميكنند. در نهايت تغييرام ظرفيت آهن در حين دشارژ مورد بررسي ارار گرفهت و رونهد مكانيزم واكنش ليتيوم با مگهميت پيشنهاد گرديد. نتايج ايهن تحقيهق نشهان داد كهه افهزايش سهطح ويهژه، كنترل شكل ذرام و ايجاد تخلخل در پودر اوليه باعث افزايش ظرفيت برگشتپذير و سيكلپذيري مگهميهت به عنوان آند شده و امكان استفاده از آن را به عنوان آند در باتريهاي ليتيومي فراهم ميكند. كلمات كليدي: باتري ليتيومي، نانومگهميت، روش همرسوبي، شكل ذرام، ظرفيت برگشتپذير