Mg ve Al Çifte Takviyenin LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 Lityum-iyon Pil Katot Malzemesinin Yüksek Voltaj Çevrimine Etkisi

Nano boyutlu LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 lityum-iyon pil katot malzemeleri takviyesiz ve çifte Mg & Al takviyeli olarak Pechini yöntemi kullanılarak üretildi. Toz malzemeler X-ışını kırınımı, elektron mikroskobu ve elektrokimyasal tekniklerle incelendi. X-ışını analizleri 003/104 piklerin oranının takviyesiz malzemede 0.95’den takviyeli malzemede 1.27’ye çıktığını göstermiştir. Böylelikle çifte takviyenin Lityum/Nikel iyonların karışmasını azaltmada faydalı olduğu anlaşılmıştır. Çifte takviye takviyesiz malzemeye kıyasla ilk çevrim deşarj kapasitesinde azalmaya (140 vs. 128 mAh/g) ve empedansta artışa neden olmuş olsa da, yüksek voltajdaki pil testinde kapasite korunumunun artmasına yardımcı olduğu gözlenmiştir.

Effect of Mg and Al Dual Doping on High Voltage Cycling of LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 Lithium-ion Battery Cathode Material

Nano-sized LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 lithium-ion battery cathode materialswith and without dual Mg & Al doping were synthesized by Pechini method. Thepowdered materials were characterized using X-ray diffraction, scanning electronmicroscopy and electrochemical techniques. X-ray analyses showed that 003/104peaks intensity ratio increased from 0.95 for undoped material to 1.27 for dopedmaterial, thereby suggesting that dual doping was beneficial in terms reducingLi/Ni cation mixing. Although dual doping caused some reduction in initialdischarge capacity (140 vs. 128 mAh/g) and increase in charge transfer resistancerelative to the undoped material, it noticeably helped increase capacity retentionduring battery testing at high voltage.

___

  • Pan L., Xia Y., Qiu B., Zhao H., Guo H., Jia K., Gu Q., Liu Z. 2016. Synthesis and electrochemical performance of micro-sized Li-rich layered cathode material for Lithium-ion batteries. Electrochimica Acta, 211(2016), 507-514.
  • Kang J., Pham H., Kang D., Park H., Song S. 2016. Improved rate capability of highly loaded carbon fiber-interwoven LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material for high-power Li-on batteries. Journal of Alloys and Compounds, 657(2016), 464-471
  • Yoo G., Jang B., Son J. 2015. Novel design of core shell structure by NCA modification on NCM cathode material to enhance capacity and cycle life for lithium secondary battery. Ceramics International, 41(2015), 1913-1916
  • Hwang I., Lee C., Kim J., Yoon S. 2012. Particle size effect of Ni-rich cathode materials on lithium ion battery performance. Materials Research Bulletin, 47(2012), 73-78
  • Cho Y., Lee Y., Park S., Lee Y., Cho J. 2010. LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 cathode materials prepared by TiO2 nanoparticle coatings on Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2 precursors. Electrochimica Acta, 56(2010), 333-339
  • Liu S., Xiong L., He C. 2014. Long cycle life lithium ion battery with lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM) cathode. Journal of Power Sources, 261(2014), 285-291
  • Zhu Y., Luo X., Zhi H., Yang X., Xing L., Liao Y., Xu M., Li W. 2017. Structural exfoliation of layered cathode under high voltage and its suppression by interface film derived from electrolyte additive. ACS Applied Materials and Interfaces, 9(2017), 12021-12034
  • Zhou A., Liu Q., Wang W., Yao X., Hu W., Zhang L., Yu X., Li J., Li H. 2017. Al2O3 surface coating on LiCoO2 through a facile and scalable wetchemical method towards high-energy cathode materials withstanding high cutoff voltages. Journal Materials Chemistry A, 5(2017), 24361- 24370
  • Wise A., Ban C., Weker J., Misra S., Cavanagh A., Wu Z., Li Z., Whittingham M., Xu K., George S., Toney M. 2015. Effect of Al2O3 coating on stabilizing LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 cathodes. Chemistry of Materials, 27(2015), 6146-6154
  • Madec L., Ma L., Nelson KJ., Petibon R., Sun JP., Hill IG., Dahn JR. 2016. The effects of a ternary electrolyte additive system on the electrode/electrolyte interfaces in high voltage lithium-ion cells. Journal of The Electrochemical Society, 163(2016), A1001-A1009
  • Ma L., Xia J., Dahn JR. 2014. Improving the high voltage cycling of LiNi0.42Mn0.42Co0.16O2 (NMC442)/Graphite pouch cells using electrolyte additives. Journal of The Electrochemical Society, 161(2014), A2250- A2254
  • Huang Z., Wang Z., Zheng X., Guo H., Li X., Jing Q., Yang Z. 2015. Structural and electrcohemical properties of Mg-doped nickel based cathode materials LiNi0.6Co0.2Mn0.2-xMgxO2 for lithium ion batteries. RSC Advances, 5(2015), 88773-88779
  • Couceiro A., Garcia S., Rodriquez M., Soulette F., Julien C. 2002. Effect of the aluminum doping on the microstructure and morphology of LiNi0.5Co0.5O2 oxides. Ionics, 8(2002), 192-200
  • Julien C., Mauger A., Zaghib K., Groult H. 2016. Optimization of layered cathode materials for lithium-ion batteries. Materials, 9(2016), 595.
  • Ngala J., Chernova N., Ma M., Mamak M., Zavalij P., Whittingham M. 2003. The synthesis, characterization and electrochemical behavior of the layered LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 compound. Journal of Materials Chemistry, 14(2003), 214- 220.
  • Channu VSR., Ravichandran D., Rambabu B., Holze R. 2014. Nanocrystalline LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 cathode for lithium-ion batteries. Colloids and Surfaces A, 453(2014), 125-131
  • Ma M., Chernova NA., Toby BH., Zavalij PY., Whittingham M. 2007. Structural and electrochemical behavior of LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2. Journal of Power Sources, 165(2007), 517-534
  • Shi SJ., Mai YJ., Tang YY., Gu CD., Wang XL., Tu JP. 2012. Preparation and electrochemical performance of ball-like LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2 cathode materials. Electrochimica Acta, 77(2012), 39-46
  • Myung ST., Lee KS., Sun YK., Yashiro H. 2011. Development of high power lithium-ion batteries: layer Li[Ni0.4Mn0.4Co0.2]O2 and spinel Li[Li0.1Al0.05Mn1.85]O4. Journal Power Sources, 196(2011), 7039-7043
  • Kuznetsov DA., Han B., Yu Y., Rao RR., Hwang J., Leshkov YR., Horn YS. 2018. Tuning redox reactions via inductive effect in metal oxides and complexes, and implications in oxygen electrocatalysis. Joule, 2(2018), 225-244
  • Ishidzu K., Oka Y., Nakamura T. 2016. Lattice volume change during charge/discharge reaction and cycle performance of Li[NixCoyMnz]O2. Solid State Ionics, 288(2016), 176-179
  • Li P., Xue L., Li Y., Su Q., Chen Y., Cao G., Lei T., Zhu J., Deng S. 2017. Modification of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cathode material using nano TiO2 to enhance the cycle stability in highvoltage ranges. Materials Letters, 207(2017), 217-220
  • Uzun D. 2015. Boron-doped Li1.2Mn0.6Ni0.2O2 as a cathode active material for lithium ion battery. 2015. Solid State Ionics, 281(2015), 73-81
Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7688
  • Yayın Aralığı: 3
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: Süleyman Demirel Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Sigorta Sektöründe Kasko Poliçe Seçimi için Bulanık Mantık Temelinde Üç Farklı Çözüm: AHP – ANP – VIKOR Yöntemleri ve Türkiye’den bir Uygulama

G. Nilay YÜCENUR

Isparta İli Kampüs Alanları İçerisinde Belirlenen Yaprakbiti (Hemiptera: Aphididae) Türleri

Alime BAYINDIR EROL, Şenay ARZUMAN, Işıl ÖZDEMİR, Zafer İsmail KARACA

Elma Bahçelerinde Bazı Önemli Zararlılara Karşı Azadirachtin ve Kaolin Uygulamalarının Etkisi

Nazım KÜÇÜKBALLI, Zafer İsmail KARACA

Değirmisaz Havzası’nın (Tavşanlı/Kütahya) Neotektonik İncelemesi

Ayşe AKÇAY, Muzaffer ÖZBURAN

Öğütülmüş Yüksek Fırın Cürufu ile Üretilen Geopolimer Harçların Mühendislik Özellikleri

Bekir ÇOMAK

Kanser İlaçları Atıksularının Elektrooksidasyon Prosesi ile Giderimi

Özge Türkay DAĞLI, Sibel BARIŞÇI, Ebru ULUSOY, Anatoli DİMOGLO

Ankara Çayı’na ait Pleistosen Yaşlı Teras Çökellerinin Jeokimyasal Özellikleri

Çiğdem EKER SAYDAM, Mustafa Kemal GÜMÜŞ

Perlit ve Su Kültürü Ortamlarında Yetiştirilen Domates (<em>Lycopersicon esculentum </em> Mill. cv. Kurucaova) Bitkisinin Bazı Anatomik Özelliklerinin Karşılaştırılması

Meltem TUYLU, Gökhan İsmail TUYLU, Selçuk SÖYLEMEZ, Hatice Nurhan BÜYÜKKARTAL

Çokgensel Bölgede Keyfi İki Değişkenli Dağılımdan Düzgün Olmayan Rastgele Sayı Üretimi

Orhan KESEMEN, Buğra Kaan TİRYAKİ

Nanoyapılı CuO Filmlerin Fiziksel Performansının Surfaktan TX-100 Yoluyla Geliştirilmesi

Raşit AYDIN, Bünyamin ŞAHİN