سنتز و شناسایی نانوپودرهای اکسیدهای فلزی جهت استفاده در باطریهای لیتیومی به روش فریزدرایینگ

مزیت باطریهای لیتیومی در میان سایر باطریهای موجود، ظرفیت ویژه بالای آنها از یک طرف و داشتن زمینه ها و فرصتهای زیاد جهت اصلاح و تغییر و بهبود بخشیدن به خواص آنها از طرف دیگر است. از سال 1990 ،licoo 2 برای اولین بار به عنوان ماده کاتدی باطری های لیتیومی وارد بازار تجاری شدکه دارای دو فاز ht (دمای بالا ) و lt (دمای پایین) می باشد که از میان این دو گونه، ساختار ht از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که گونه ht خاصیت شارژ-دشارژ بهتری نسبت به lt دارد و بنابراین از لحاظ اقتصادی به علت بالا بودن طول عمرباطری ، مقرون به صرفه خواهد بود. از معایب این ساختار می توان به گران و سمی بودن فلز co در ترکیب مربوطه اشاره کرد بنابراین هدف در این پایان نامه بر این اساس استوار است که حضور فلزات واسطه دیگر نظیر mn که فلزی غیر سمی و ارزان می باشد در جایگزینی با co بررسی شود لازم به ذکر است که غیر از مزایای ذکر شده ساختار limno 2 دارای ظرفیت دشارژ بالاتری نسبت به licoo 2 می باشد. در این پروژه تهیه نانوپودرهای lico 1-x mn x o 2 (0 < x < 0.5 ) ، limn 2 o 4 ، limno 2 به دو روش فریزدرایینگ و سل –ژل با پیش ماده نیترات برای اولین بار به عنوان ماده کاتدی در بین مواد الکترودی جهت استفاده در باطری های لیتیومی مورد بررسی قرار گرفته اند. مواد الکترودی نانو ساختار در طی عملیات شارژودشارژ با سرعت بالا ، پایداری چرخه ای خوبی را نشان می دهند لذا تمایل به تولید پودرهایی در مقیاس نانو که خواص الکتریکی و الکتروشیمیایی بهتری را دارا می باشند در قیاس با پودرهای میکرو رو به افزایش است. پودرهای نهایی تولید شده جهت آنالیز فازی و شناسایی توسط دستگاه اشعه ایکس ، (xrd) ، مورد بررسی قرار گرفتند.مشخص شد که ترکیبlico 1-x mn x o 2 در استوکیومتری اول و دوم (x<0.2) ساختار هگزاگونال لایه ای با گروه فضایی r3m و در استوکیومتری سوم ،چهارم ، پنجم (x≥0.3) دارای ساختار اسپینل مکعبی با گروه فضایی fd3m می باشد.داده های حاصل از طیفهای ftir با نتایج حاصل از xrd مطابقت دارد. همچنین اندازه و مورفولوژی ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که ترکیب limn 2 o 4 با ساختار مکعبی و اندازه حدود50-200 نانومتر در دمای کلسینه 600 c و ترکیب limno 2 با ساختار اورتورومبیک و اندازه حدود 1-100 نانومتر در دمای کلسینه c ? 800 و ساختار li comno 2 در حدود 50-150 نانومتر در دمای کلسینه c? 800 به دست آمده اند.نتایج به دست آمده از tga وجود منحنی 3 مرحله ای برای ترکیب lico 1-x mn x o 2 و دو مرحله ای برای اکسید لیتیوم منگنز اکسید را نشان می دهد.