22080

بهبود ويژگي هاي الكتروشيميايي آند باتري هاي يون-ليتيومي بر پايۀ ليتيوم، تيتانيوم و اكسيژن (LTO) از طريق دوپ كردن آنيون فلورايد

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1399/2/30

دكتر علي غفاري نژاد

دكتر رضا دانش طلب

شيمي

باتري¬هاي يون ليتيوم، به دليل ويژگي¬هايي مثل چگالي انرژي بالا، پايداري چرخه¬ پذيري بالا و... توجهات زيادي را به خود جلب كرده است. سه قسمت عمدۀ باتري يون ليتيوم آند، كاتد و جداكننده است. مواد مختلف و گوناگوني در بخش آند مورد استفاده قرار گرفته¬اند، يكي از اين ماده¬ها كه امروزه به دليل چرخه¬پذيري بالا، سرعت¬پذيري بالا و امنيت بالا مورد توجه قرار گرفته است ليتيوم تيتانات با نسبت¬هاي استوكيومتري مختلف است. يكي از اعضاي اين خانواده¬ Li4Ti5O12 (LTO) است كه در اين پژوهش سنتز و بهبود داده شده است. در قسمت اول اين پايان¬نامه LTO به روش حالت جامد، كه روشي با قابليت صنعتي¬سازي است، سنتز شد. سپس براي بهبود نتايج الكتروشيميايي آن پودر سنتز شده با فلوئور بهبود داده شد. نسبت¬هاي مختلف 1/0، 2/0، 3/0 و 4/0 ميلي مول فلوئور به داخل ساختار پودر وارد شد كه از بين اين نمونه¬ها، نمونۀ 3/0 ميلي مول بهترين نتايج را از خود نشان داد. ويژگي¬هاي ساختاري و مورفولوژي نمونه¬هاي سنتز شده توسط تست¬هاي پراش اشعه¬ ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، اسپكتروسكوپي تفكيك انرژي پرتو ايكس (EDS)، آناليز اندازه ذرات (PSA)، اندازه¬گيري سطح فعال (BET) مورد بررسي قرار گرفتند. ويژگي¬هاي الكتروشيميايي نمونه¬هاي سنتز شده توسط آزمون¬هاي شارژ - دشارژ، ولتامتري چرخه¬اي (CV) و طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) مورد بررسي قرار گرفتند. كاهش ظرفيت نمونه¬هاي LTO و LTOF0.3 بعد از صد چرخه شارژ - دشارژ، با سرعت يكسان C1، به ترتيب به اندازۀ 23/%9 و 72/3% بود. نمونه¬هاي ساخته شده، توسط آزمون EIS مورد بررسي قرار گرفتند كه مقاومت براي نمونۀ LTOF0.3 از نمونه¬ي LTO كمتر بود.

1399/04/23

Improving the electrochemical properties of lithium-ion-based anode batteries based on lithium, titanium, and oxygen (LTO) by doping flouraide anion

5/20/2021 12:00:00 AM

Li-ion batteries due to properties like the high energy density, high cycling stability performance and, etc, it has attracted a lot of attention. The three main parts of the Li-ion battery are the anode, cathode, and separator. Various materials have been used as anode active material in Li-ion batteries. Today, lithium titanate with various stoichiometric ratios due to high cyclability, high rate performance, and high safety is taken into consideration. A member of this family is Li4Ti5O12 (LTO) that, in this work synthesized with the solid-state process and improved with F- . The F- with various ratios (X= 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4) was doped in the structure of LTO that among these samples, Li4Ti5O11.7F0.3 have the best result. Structural and morphological features of samples was studied with X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Brunauer–Emmett–Teller (BET) tests. The electrochemical properties of samples were studied with charge-discharge, cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests. The capacity retention of LTO and LTOF0.3 after 100 cycles at 1C is 90.77% and 96.28% respectively. The LTO and LTOF0.3 were tested with EIS that the resistance of LTOF0.3 was less than the LTO.