سنتز پيش‌ ماده هيدروكسيدي Ni0.8Mn0.1Co0.1(OH)2 و مدل ‌سازي اثر pH بر سرعت جوانه ‌زني ذرات

مواد كاتدي اكسيدي لايه‌اي غني از نيكل LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM) به‌ دليل چگالي انرژي و ظرفيت بالا به‌طور فزاينده‌اي در صنعت خودروهاي الكتريكي مورد توجه قرار دارند. با وجود اين، با افزايش مقدار نيكل،  واكنش شيميايي لايه سطحي و اختلاط كاتيوني Li+/Ni2+افزايش و پايداري ساختاري و حرارتي ماده كاتدي كاهش مي‌يابد. راهبرد تك‌كريستاليزاسيون ذرات مي‌تواند پايداري ساختاري و عملكرد الكتروشيميايي مواد كاتدي را بهبود بخشد، ولي سازوكار آن كاملاً شناخته‌شده نيست. در اين پژوهش، با ارائه مدلي محاسباتي، نشان مي‌دهيم كه سرعت جوانه‌زني ذرات هيدروكسيدي با كاهش pH و كنترل نسبت فوق‌اشباع كاهش مي‌يابد و درنتيجه تعداد جوانه‌هاي تشكيل‌شده كم مي‌شود. براساس نتايج اين مدل، تعداد جوانه‌هاي هيدروكسيدي تشكيل‌شده در پايان سنتز هم‌رسوبي در pH 11/5، 11 و10/5 به‌ترتيب 5/73، 4/3 و 2/27 برابر تعداد جوانه‌هاي تشكيل‌شده در سنتز هم‌رسوبي در pH 10 است. لذا، با كاهش مقدار pH در حين فرايند سنتز از 11/5 به 10، به ريزذرات توليدشده در سيستم اجازه داده مي‌شود تا به‌طور كامل به كريستال‌هاي بزرگ‌تر تبديل شوند و به‌سمت تك‌كريستال شدن تمايل يابند و مشكلات فصل مشترك كاتد/الكتروليت در آن‌ها كاهش يابد. نتايج حاصل از اين مدل مي‌تواند نتايج تجربي پژوهش‌هايي را كه مواد كاتدي تك‌كريستال سنتز كرده‌اند توجيه كند.