-
شماره ركورد
28768
-
پديد آورنده
حسن قديمي ماهاني پور
-
عنوان
بازتوليد ماده كاتدي NCM از باتري¬هاي ليتيم-يون مستعمل به روش سنتز احتراق محلولي و ارزيابي خواص ساختاري و الكتروشيميايي آن
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
-
سال تحصيل
1399
-
تاريخ دفاع
1402/6/29
-
استاد راهنما
دكتر ماندانا عادلي- سيد مرتضي مسعودپناه
-
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
-
چكيده
در اين پژوهش بازتوليد ماده كاتدي LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 از باتري¬هاي ليتيم-يون مستعمل به روش سنتز احتراق محلولي با تمركز بر پارامتر¬هاي موثر بر سنتز انجام شد. ابتدا جدايش مواد كاتدي از باتري¬هاي مستعمل با مجموعه¬اي از فرآيند¬هاي فيزيكي و شيميايي شامل خردايش، الك كردن، حل¬سازي خنثي و قليايي و كلسينه كردن، انجام شد. استحصال پيش¬ساز¬هاي سنتز از طريق حل سازي انتخابي محتواي ليتيم موجود در ماده كاتدي مستعمل با استفاده از اسيد اگزاليك سپس حرارت دادن محلول حاوي ليتيم و كلسينه كردن رسوب بدست آمده انجام گرفت. همچنين پيش¬ساز¬هاي Ni، Co و Mn از طريق كلسينه رسوب بدست آمده در مرحله حل سازي ليتيم بدست آمد. در نهايت از پيش¬ساز¬هاي بدست آمده براي بازتوليد ماده كاتدي LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 استفاده شد. در اين تحقيق اثر پارامتر¬هاي نوع پيش¬ساز (Li2CO3-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)3O4 و C2HLiO4.H2O-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)C2O4.2H2O)، نسبت¬ سوخت به كاتيون¬هاي فلزي (F/M) براي اسيد سيتريك در مقادير مختلف (4 و 3، 2، 1F/M=) و نوع سوخت (اسيد سيتريك، پليوينيلپيروليدون (PVP)، ستيل تري متيل آمونيوم بروميد (CTAB) و تركيب CTAB و PVP) بر خواص ساختاري و الكتروشيميايي ماده كاتدي بازتوليد شده بررسي شد. براي بررسي تشكيل فاز مورد نظر در نمونه¬هاي سنتز شده از آناليز پراش پرتو ايكس استفاده شد و مورفولوژي ذرات و سطح ويژه نمونه¬ها به ترتيب با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و ايزوترم جذب-واجذب N2 بررسي شد. براي بررسي عملكرد الكتروشيميايي، نمونه¬هاي بازتوليد شده تحت آزمون شارژ-دشارژ، ولتامتري چرخه¬اي و طيف سنجي امپدانس قرار گرفتند. در نهايت بهترين عملكرد الكتروشيميايي براي نمونه سنتز شده با پيش¬ساز¬هاي Li2CO3-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)3O4 و استفاده از تركيب سوخت CTAB و PVP با نسبت مساوي و مقدار كلي 4 F/M= بدست آمد. ماده كاتدي ذكر شده، اولين ظرفيت تخليه 89/155 mAh/g را در نرخ C1/0 و حفظ ظرفيت 66/93 درصد را پس 100 چرخه را در نرخ C5/0 نشان داد. عملكرد الكتروشيميايي بهتر نمونه CTAB-PVP نسبت به ساير نمونه¬ها به مقاومت و پلاريزاسيون كمتر و ساختار لايه¬اي بهتر و سطح ويژه بالاتر اين نمونه نسبت به ساير نمونه¬ها نسبت داده شد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/07/07
-
عنوان به انگليسي
Regeneration of NCM cathode material from spent lithium-ion batteries by solution combustion synthesis and evaluation of its structural and electrochemical properties
-
تاريخ بهره برداري
9/19/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسن قديمي ماهاني پور
-
چكيده به لاتين
Today, due to the advancement of technology and the increase in pollution from fossil fuels, the use of lithium-ion batteries (LIB) has increased significantly. In addition to the environmental hazards of LIBs, the presence of valuable metals such as lithium, cobalt and etc. in spent LIBs has drawn attention to recycling. Considering the large share of the battery industry in the consumption market of lithium and cobalt elements, the rgeneration of cathode materials from spent batteries is the best approach to recycle spent LIBs, and the separation of elements is not economically justified. In this research, the rgeneration of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material from spent LIBs was done by solution combustion synthesis method, focusing on the parameters affecting the synthesis. Separation of cathode materials from spent LIBs was done with a series of physical and chemical processes including crushing, sieving, neutral and alkaline dissolution and calcination. Synthesis precursors were obtained from spent cathode materials through oxalate dissolution, crystallization and calcination. Finally, the obtained precursors were used to regenerate LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material. Also, the effect of parameters, the type of precursor (Li2CO3-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)3O4 and C2HLiO4.H2O-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)C2O4.2H2O), the amount of citric acid used as fuel (F/M=1, 2, 3 and 4) and the type of fuel (citric acid, PVP, CTAB and the combination of CTAB and PVP) were investigated on the structural and electrochemical properties of the regenerated cathode material. Finally, the best electrochemical performance was obtained for the sample synthesized with Li2CO3-(Ni0.6Co0.2Mn0.2)3O4 precursors and using the CTAB and PVP fuel combination with an equal ratio and a total value of F/M=4. The mentioned cathode material showed the first discharge capacity of 155.89 mAh/g at 0.1 C rate and 93.66% capacity retention after 100 cycles at 0.5 C rate.
-
كليدواژه هاي فارسي
باتري ليتيم-يون , بازتوليد مواد كاتدي , سنتز احتراق محلولي , سوخت
-
كليدواژه هاي لاتين
Lithium-ion battery , regeneration of cathode materials , solution combustion synthesis , fuel
-
Author
Hasan Ghadimi mahanipour
-
SuperVisor
Dr. Mandana Adeli-Dr. Seyyed Morteza Masoudpanah
-
لينک به اين مدرک :