بررسي اثر زمان سنتز هم‏رسوبي ماده كاتديLiNi0.8Co0.15Al0.05O2 و ارزيابي ساختاري و الكتروشيميايي آن در باتري ليتيوم-يون

مقدمه: باتري ليتيوم-يون شامل اجزاي مختلفي مي‏باشد كه در اين ميان كاتد جزء مهم و مؤثري در كارايي آن مي‏باشد. تاكنون تركيبات مختلفي به‏عنوان كاتد در باتري‏هاي ليتيوم-يون مورد استفاده قرار گرفته‏اند كه از ميان آن‏ها تركيب NCA (LiNi0.8Co0.15Al0.05O2) توجه زيادي را به دليل ظرفيت ويژه بالا و حفظ آن به خود جلب كرده است. البته ظرفيت برگشت‏پذير كاربردي خيلي كمتر از مقدار تئوري مي‏باشد كه از عوامل آن در كاهش ظرفيت مي‏توان به مهاجرت كاتيون نيكل به لايه ليتيومي (تركيب كاتيوني) و تخريب ساختار لايه‏اي NCA اشاره كرد. با توجه به اين مسئله سنتز مناسب اين ساختار مي‏تواند به افزايش ظرفيت و طول عمر باتري كمك كند. روش‌: در اين پژوهش پيش ماده Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2 با روش هم‏رسوبي با استفاده از آمونياك به عنوان كمپلكس ‏دهنده براي كنترل واكنش در شرايط دمايC ˚60 و pH=12 توليد شد و سپس به روش حالت جامد و عمليات حرارتي كلسينه و تف‏جوشي به ترتيب در دماي 550 و ˚C800 تحت اتمسفر اكسيژن ماده كاتدي NCA سنتز گرديد. براي مقايسه، سنتز پيش ‏ماده Ni0.8Co0.15(OH)2 و سپس افزودن هيدروكسيد آلومينيوم به روش حالت جامد نيز انجام شد. اثر نحوه سنتز و زمان سنتز بر نتايج الكتروشيميايي مورد بررسي قرار گرفتيافته‌ها: در نمونه با مدت زمان سنتز هم‏رسوبي 4 روز و سپس دو مرحله تف‏جوشي، پيك‏هاي آندي و كاتدي در نمودار ولتامتري سيكلي به ‏خوبي تشكيل شدند. ظرفيت و برگشت‏ پذيري ظرفيت بهتر و همچنين مقاومت كمتر و ضريب نفوذ ليتيوم بيشتري به دست آمد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان دادند كه استفاده از آمونياك به‏ عنوان عامل كمپلكس در سنتز هم‏رسوبي براي يون آلومينيوم مناسب است. همچنين افزايش زمان سنتز هم‏رسوبي به كامل شدن ساختار لايه‏ اي و در نتيجه افزايش ظرفيت كمك مي‏كند. انجام دو مرحله عمليات حرارتي تف‏جوشي نيز در كاهش تركيب كاتيوني و افزايش ظرفيت اثرگذار است.