XAFS Tekniği ile İkame Edilmiş Hafif Atomların Yer Tespiti

Bu çalışmada, inaktif katod olarak bilinen Li2MnO3 malzemesi içindeki mangan atomlarının koordinasyonlarına bor atomlarının ikamesi sürecinde bor atomlarının varlığı ve yer tespiti üzerine çalışılmıştır. Li-iyon katod malzemesinin bor ikameli kristal ve elektronik özellikleri, "Li2Mnl-xBxO3" genel formülü için x-ışını teknikleriyle (XRD ve XAFS) incelenmiştir; burada x= 0.00 ve 0.10 dur. Toz kırınım analizi, ana katod malzemesi olan Li2MnO3'ün monoklinik yapıda oluştuğunu ortaya koymuştur. Ana katod malzemesine %10 bor ikamesiyle üretilen örnekte, bor atomların yapıyı, Li2MnO3-LiBO2-LiMn2O4 kristallerinin varlığında polikristal bir malzeme haline geldiği belirlenmiştir. Bu etkilere sebep olan bor atomlarının, malzeme içinde düşünüldüğü gibi mangan atom koordinasyonlarına oturup oturmadığının tespiti için, "k" ağırlığı hesabı uygulanmış ve bor atomlarının mangan atomu noktalarında yerelleşerek, elektrokimyasal özellikleriyle bilinen xLi2MnO3•(1-x)LiMn2O4 genel formül ile benzer bir yapıya dönüştüğü görülmüştür

Anahtar Kelimeler:

Elektronik malzemeler, Kristal yapı, Oksitler, XAFS

PDF

___

[1] Jarvis K.A., Deng Z., Allard L.F., Manthiram A., Ferreira P. J. Atomic structure of a lithium-rich layered oxide material for lithium-ion batteries: evidence of a solid solution. Chem. Mater. 2011; 23 (16):3614-3621.
[2] Zhao H., Wang J., Wang G., Liu S., Tan M., Liu X., Komarneni S. Facile synthesis of orthorhombic LiMnO2 nanorods by in-situ carbothermal reduction: Promising cathode material for Li ion batteries, Ceramics International 2017; 43 (13): 10585-10589.
[3] Davidson I.J., McMillan R.S., Murray J.J., Greedan J.E. Lithium-ion cell based on orthorhombic LiMnO2. Journal of Power Sources 1995; 54: 232-235.
[4] Wang F., Xiao S., Li M., Wang X., Zhu Y., Wu Y., Shirakawa A., Peng J. A nanocomposite of Li2MnO3 coated by FePO4 as cathode material for lithium ion batteries, J. Power Sources 2015; 287: 416-421.
[5] Stohr J., NEXAFS Spectroscopy. New York: Springer-Verlag; 1992
[6] Prins R., Koningsberger D. C. X-Ray absorption: Principles, Applications and Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES edited by Cramer S.P. New York: Wiley-Interscience; 1988.
[7] Ravel B. ATOMS: crystallography for the X-ray absorption spectroscopist. J. Synchrotron Radiat. 2001; 8(2): 314-316.
[8] Ankudinov A. L., Ravel B., Rehr J. J., Conradson S. D. Relativistic calculations of spin-dependent x-ray-absorption spectra. Phys. Rev. B 1997; 56: R1712.