سنتز نانو پودرهای دوپه شده lifepo4 به عنوان ماده کاتدی جهت استفاده در باتری های یونی لیتیومی

مزیت باتری های لیتیومی در میان سایر باتری های موجود ، ظرفیت ویژه بالای آنها وداشتن زمینه ها و فرصت های زیاد جهت اصلاح و بهبود بخشیدن به خواص آنهاست . تا کنون مواد مختلفی به عنوان الکترود مثبت برای باتری های لیتیومی قابل شارژ مورد تحقیق قرار گرفته است . از سال 1990، licoo2 برای اولین بار به عنوان ماده کاتدی باتری های لیتیومی وارد بازار تجاری شد که دارای 2 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 عمر باتری ، مقرون به صرفه خواهد بود. هم اکنون مواد کاتدی مختلفی از جمله اکسید فلزات انتقالی ، مانند licoo2 ، linio2 ، limn2o4 به دلیل ولتاژ بالا و قابلیت شارژ مجدد خوب به طور وسیعی گسترش یافته اند درحالی که licoo2 ماده کاتدی معمول مورد استفاده است بعضی از مشکلات این ترکیب مانند سمی بودن و قیمت بالا موجب شده است که محققان به دنبال مواد جایگزین باشند که در این میان گروه فسفو - الوین ها ، limpo4 (m=fe,mn,co,ni) مورد توجه محققان قرار گرفته است . lifepo4 به دلیل ارزان و غیر سمی بودن و دارابودن ظرفیت ویژه (170 mah/g) و امنیت بالا به عنوان ماده کاتدی مناسب پیشنهاد می گردد. یکی از مشکلات اصلی این ماده کاتدی هدایت پایین آنها می باشد که در این پایان نامه برای رفع این مشکل روشهایی همچون کاهش اندازه ذرات ، قراردادن پوششی (کربن) برروی ذرات و دوپه کردن آهن با بعضی فلزات واسطه دیگر مانند mn,co,ni به کار گرفته شد. در این پروژه نانوپودرهای دوپه شده lifepo4 به روش سل – ژل با پیش ماده نیترات به عنوان ماده کاتدی در بین مواد الکترودی جهت استفاده در باتری های لیتیومی مورد بررسی قرارگرفته اند مواد الکترونی نانوساختار در طی عملیات شارژ و دشارژ با سرعت بالا ، پایداری چرخه ای خوبی را نشان می دهد لذا تمایل به تولید پودرهایی در مقیاس نانو که خواص الکتریکی و الکترو شیمیایی بهتری را دارا می باشند در قیاس با پودرهای میکرو رو به افزایش است. پودرهای تولید شده جهت آنالیز فازی و شناسایی توسط دستگاه اشعه ایکس (xrd) مورد بررسی قرار گرفتند . مشخص شده است که ترکیب lifepo4 دارای ساختار الوین از نوع ارتورومبیک با گروه فضائی pnma می باشد. داده های حاصل از طیفهای ftir با نتایج حاصل از xrd مطابقت دارد . همچنین اندازه مورفولوژی ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت . نتایج بدست آمده از tga وجود منحنی سه مرحله ای برای ترکیب lifepo4/c و دو مرحله ای برای ترکیب lifepo4 را نشان می دهد.