22946

بررسي عوامل موثر بر سنتز احتراق محلولي ماده كاتدي LiFePO4

كارشناسي ارشد

سراميك

96-97

1399/06/31

دكتر حميدرضا رضايي - دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مواد و متالورژي

تقاضاي روز افزون به انرژي منجر به افزايش مصرف جهاني سوخت‌هاي فسيلي شده‌است. اين امر موجب استفاده از منابع انرژي تجديدپذير در دهه‌هاي گذشته مورد توجه جامعه جهاني قرار گرفته‌است. باتري‌هاي ليتيم يون به عنوان دستگاه‌هاي ذخيره‌ساز انرژي به دليل چگالي انرژي بالا و سرعت شارژ بالاتر نسبت به سايرسيستم‌هاي ذخيره انرژي مورد توجه قرار گرفته‌است. باتري‌هاي ليتيم يوني به‌طور گسترده در وسايل الكترونيكي قابل حمل مانند تلفن‌هاي همراه و دوربين‌ها به دليل دانسيته انرژي بالا، ولتاژ كاري بالا و طول عمر سيكلي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اين نوع باتري ها هر روز در حال توسعه و پيشرفت براي خدمت رساني بهتر مي‌باشند. خواص الكتروشيمي باتري‌هاي ليتيم يوني وابسته به ماده كاتدي است كه در ميان انواع مواد كاتدي، LiFePO4 به عنوان يك ماده كاتدي مرغوب و باظرفيت شارژ بالا (حدود mAh.g-1 170) در باتري هاي ليتيم يون كاربرد دارد. از طرفي ماده كاتدي LiFePO4 عيوبي همچون هدايت الكتريكي پايين و سرعت كم انتشار يون ليتيم را داراست كه براي رفع اين مشكل اغلب اندازه ذرات را كاهش و يا با ذرات رسانا سطح را پوشش مي‌دهند. در بين روش‌هاي مختلف سنتز كه تاكنون براي LiFePO4 استفاده شده است مي‌توان به روش سل-ژل، واكنش حالت جامد، هيدروترمال، آلياژسازي مكانيكي، هم رسوبي و سنتز احتراق محلولي اشاره كرد. در اين ميان، استفاده از روش احتراق محلولي برپايه واكنش گرمازا مي‌تواند براي سنتز فلزات نانو ساختار، آلياژها، اكسيدها، سولفيدها و غيره به‌دليل سادگي و تطبيق پذيري روش و همچنين بازده بالاي محصولات، مورد توجه باشد. در اين پژوهش از سوخت‌هاي مختلف همچون CTAB، مخلوط CTAB و گلايسين، مخلوط CTAB و سيتريك اسيد و مخلوط CTAB و اوره با نسبت‌هاي سوختي متفاوت براي سنتز احتراقي تركيب LiFePO4 به‌همراه 10 درصد وزني ساكاروز استفاده شد و تمام نمونه‌ها در دماي 700 درجه سانتي‌گراد به مدت 3 ساعت كلسينه شدندو به بررسي ريزساختارها و خواص الكتروشيميايي باتري‌هاي حاصل از پودرهاي سنتز شده پرداخته شد.

1399/10/07

Investigation of factors affecting the solution combustion synthesis of LiFePO4 as material cathode

9/21/2020 12:00:00 AM

As a result of increasing energy demand, which has led to damaging effects to the environment. Green energy sources have become a growing global attention over the past decades. Lithium-ion batteries have been considered as energy storage systems. Lithium-ion batteries (LIB) is widely used in portable electronic device, for instance cell phone & cameras due to high energy density, high woking voltage & long cycle life.The electrochemical properties of LIBs depend on cathode materials. Among various cathode materials, the LiFePO4 as used good cathodes with high charge capacity in lithioum-ion batteries. On the other hand, cathodic material LiFePO4 have defects such as Low electrical conductivity & Low diffusion rate of lithium ion. Often,To solve this problem reduce particle size or coating the surface with conductive particles. Among the various synthesis methods used for LiFePO4 so far, can metioned Sol-gel, Solid state reaction, Hydrothermal, Mechanical alloying, Co-precipitation & solution combustion synthesis. In the meantime, the use of a thermally soluble solution combustion method can be considered for the synthesis of nanostructured metals, alloys, oxids, sulfides, etc. due to the simplicity & versatility of the method as well as the high yiels of the products. In this study, different fuels such as CTAB, mixture of CTAB & glycine, mixture of CTAB & citric acid & mixture of CTAB & urea with different fuel ratios were used for combustion synthesis of LiFePO4 with 10% by weight of sucrose & all samples at 700 ° C. They were calcined for 3 hours & the microstructures and electrochemical properties of the batteries obtained from the synthesized powders were investigated.