Το LNMO αποτελεί ένα υποσχόμενο καθοδικό υλικό για μπαταρίες ιόντων λιθίου επόμενης γενιάς. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε η τεχνική πυρόλυσης νέφους αερολύματος (ΑSP) για την σύνθεση κύριου και εμπλουτισμένου (doped) με Mg, Al και Fe LNMO υλικού, και μελετήθηκε η επίδραση των εν λόγω μετάλλων στην ηλεκτροχημική του απόκριση. Τα 4 LNMO υλικά χαρακτηρίστηκαν δομικά (XRD, SEM/EDS mapping, TEM, BET) και αξιολογήθηκαν ηλεκτροχημικά με γαλβανοστατικό χαρακτηρισμό φόρτισης/αποφόρτισης. Το βέλτιστο LNMO υλικό παρουσιάστηκε στην περίπτωση εμπλουτισμού της δομής με Al.
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας μπαταριών ιόντων λιθίου επόμενης γενιάς με βελτιωμένο χρόνο ζωής, ενεργειακή πυκνότητα και πυκνότητα ισχύος αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις για την εφαρμογή και ευρύτερη εμπορευματοποίηση των ηλεκτρικών οχημάτων. Για τον λόγο αυτό διεξάγεται έρευνα για την ανάπτυξη κατάλληλων καθοδικών υλικών και συμβατών ηλεκτρολυτών. Εκτεταμένη έρευνα έχει πραγματοποιηθεί για μεγάλο αριθμό καθοδικών υλικών όπως οξείδια πολυεπίπεδης (layered) δομής LiMO2, οι ολιβίνες LiMPO4 και τα σπινελικής δομής LiM2O4.
Ένα υποσχόμενο υλικό της τελευταίας δομής είναι το LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) λόγω του υψηλού δυναμικού (~4.7 V vs Li/Li+), της υψηλής θεωρητικής ειδικής χωρητικότητας (~147 mAh/g)[4] και της φιλικότητας προς το περιβάλλον. Το LNMO είναι δυνατόν να εμφανιστεί σε 2 κρυσταλλικές δομές: α) την διατεταγμένη (ordered) απλή κυβική δομή P4332 στην οποία τα ιόντα Mn4+ και Ni2+ κατανέμονται στις κρυσταλλογραφικές θέσεις 12d και 4a αντίστοιχα (με απουσία ιόντων Mn3+), τα ιόντα Li στις θέσεις 8c και τα ιόντα Ο στις θέσεις 8c και 24e και β) την μη-διατεταγμένη (disordered) εδροκεντρωμένη δομή Fd-3m όπου τα Mn4+ και Ni2+ κατανέμονται τυχαία στις 16d θέσεις του πλέγματος ενώ τα ιόντα Li και Ο στις θέσεις 8a και 32e αντίστοιχα. Τα άτομα οξυγόνου βρίσκονται σε στοιχειομετρική ποσότητα στην P4332 ενώ κενές θέσεις οξυγόνου, δ, συναντώνται στην Fd-3m, οδηγώντας στη δημιουργία της δομής LiNi0.5Mn1.5O4-δ με ορισμένα ιόντα Mn να ανάγονται σε Mn3+. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την διάχυση ιόντων Mn στον ηλεκτρολύτη, τροποποιήσεις στο πλέγμα του LNMO συνοδευόμενες από το φαινόμενο Jahn-Teller και κατά συνέπεια σημαντική μείωση στην χωρητικότητα και την ηλεκτροχημική του απόκριση.
Για να διαβάσετε ολόκληρο το περιοδικό γίνετε συνδρομητές.
