• شماره ركورد
    26931
  • پديد آورنده

    حديثه محبوبي

  • عنوان
    بررسي اثر مولفه‌هاي سنتز به روش شيميايي بر ساختار، ريزساختار و خواص الكتروشيميايي NiCo2O4
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مواد- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
  • سال تحصيل
    1400-1401
  • تاريخ دفاع
    1401/4/20
  • استاد راهنما
    سميه اعلم‌الهدي- سيد مرتضي مسعودپناه
  • استاد مشاور
    مسعود هاشمي نياسري
  • دانشكده
    مهندسي مواد
  • چكيده
    بهينه‌سازي تجهيزات ذخيره‌ي انرژي از جمله باتري‌ها، كليد كاهش مشكلات زيست‌محيطي و بحران‌هاي انرژي است. متداول‌ترين آند مورد استفاده در باتري‌هاي ليتيوم يوني، به عنوان يكي از انواع پركاربرد باتري‌ها، تا به امروز گرافيت است كه به دليل پايين بودن ظرفيت نظري و احتمال بالاي ايجاد دندريت و در نتيجه خطر شعله‌ور شدن، پاسخگوي نياز امروز صنايع باتري نيست. در پژوهش پيش رو، ماده‌ي NiCo2O4 كه داراي ساختار اسپينلي است، به روش احتراق محلولي سنتز شده و عملكرد آن به عنوان آند باتري ليتيوم-يوني مورد بررسي قرار گرفت. با هدف يافتن مولفه‌هاي بهينه‌ي سنتز، اثر نوع سوخت با استفاده از پنج سوخت متفاوت (اوره، گلايسين، ال-لايسين، اسيد سيتريك و CTAB) بررسي شد و در ادامه، اثر كامپوزيت‌سازي با گرافن و اثر تغيير نسبت سوخت نيز مورد مطالعه قرار گرفت. جهت ارزيابي نمونه‌هاي سنتز شده از آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس، BET و تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. عملكرد آندي نمونه‌ها نيز با بررسي چرخه‌پذيري، نرخ‌پذيري، طيف امپدانس الكتروشيميايي و ولتامتري چرخه‌اي مورد مطالعه قرار گرفت. يافته‌هاي اين پژوهش نشان مي‌دهد كه سوخت‌هاي اوره، گلايسين و لايسين به سنتز NiCo2O4 خالص و به ترتيب ريزساختارهاي شبه‌كروي، متخلخل و بي‌شكل مي‌انجامند. به علاوه، به غير از نمونه‌هاي سنتز شده با سوخت گلايسين، ظرفيت تمامي نمونه‌ها پس از افت تدريجي، پس از صد چرخه به كمتر از ظرفيت آند تجاري، يعني گرافيت با ظرفيت mAhg-1372 رسيد. بهترين چرخه‌پذيري متعلق به يكي از نمونه‌هاي سنتز شده به كمك گلايسين است كه ظرفيت آن پس از صد چرخه به عدد mAhg-1 666 رسيد. اين نمونه در چگالي جريان بالاي mAg-1 400 نيز ظرفيت قابل قبول mAhg-1 404 را از خود نشان داد تا در اين چگالي جريان نيز نسبت به آند گرافيت تجاري برتري داشته باشد. در نهايت پس از انتخاب بهترين نمونه، تغييرات ريزساختاري و مشخصات الكتروشيميايي باتري تهيه شده از آن پس از چرخه‌هاي مختلف رصد و سازوكاري براي افزايش ظرفيت آن پس از بيست و پنج چرخه پيشنهاد گرديد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/06/14
  • عنوان به انگليسي
    Investigation of the Effect of Chemical Synthesis Parameters on the Structure, Microstructure, and Electrochemical Properties of NiCo2O4
  • تاريخ بهره برداري
    7/11/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    حديثه محبوبي

  • چكيده به لاتين
    Optimizing energy storage equipment, including batteries, is the key to reducing environmental problems and energy crises. Among the various types of commercially available batteries, lithium-ion batteries have a great opportunity due to the availability and non-toxicity of lithium as well as the observance of environmental principles. Nowadays, The most popular anode material used in lithium-ion batteries is graphite, which does not meet the needs of today's battery industry due to its low theoretical capacity and high probability of dendrite forming, resulting in short circuits and the risk of flare-ups. In the present study, NiCo2O4, a spinel structured material, was synthesized using the solution combustion method, and its performance as the anode of a lithium-ion battery was investigated. X-ray diffraction, BET, and scanning electron microscopy tests were used to eva‎luate the synthesized samples. The anodic performance of the samples was studied by cyclability, rateability, electrochemical impedance spectra, and cyclic voltammetry. In order to find the optimal parameters of synthesis, the effect of fuel type was investigated using five different fuels (urea, glycine, L-lysine, citric acid, and CTAB). Eventually, after pointing out the optimal sample, microstructural changes, and electrochemical characteristics of its full cell were observed after different cycles and a mechanism for its capacity trend was proposed. The results of this research show that altering the type of fuel cause significant structural and microstructural differences. In addition, except for the samples synthesized using glycine fuel, the capacity of all samples after a gradual decline, reached below the capacity of the commercial anode, namely graphite with a capacity of 372mAhg-1, after one hundred cycles. The best cyclability belongs to one of the samples synthesized with using glycine, which its capacity reached 666mAhg-1 after one hundred cycles. Moreover, at a high current density of 400mAg-1, this sample showed an acceptable capacity of 404mAhg-1 to be superior to the commercial graphite anode even at this current density.
  • كليدواژه هاي فارسي
    باتري ليتيوم-يوني , سنتز احتراق محلولي , مواد آندي , كبالتيت نيكل , عملكرد چرخه‌اي , بازيابي ظرفيت
  • كليدواژه هاي لاتين
    Lithium-Ion Battery , Solution Combustion Synthesis , Nickel Cobaltite , Cyclic Performance , Capacity Recovery
  • Author
    Hadiseh Mahboubi
  • SuperVisor
    Somaye Alamolhoda, Seyed Morteza Masoudpanah