Title
Sinteza i karakterizacija oksidnih katodnih materijala za litijumske izvore struje
Creator
Jugović, Dragana
Copyright date
2008
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 10.07.2008.
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Fakultet za fizičku hemiju
Alternative title
Synthesis and Characterization of Oxide Cathode Materials for Lithium Power Sources
Publisher
[D. Jugović]
Format
PDF/A (106 listova)
description
Fizička hemija / Physical chemistry
Abstract (sr)
U okviru ove doktorske disertacije su izloženi različiti načini sinteze najnovijih oksidnih
katodnih materijala za litijumske izvore struje LiFePO4 i LiCr0.175Mn1.825O4 kao i osobine
ovih materijala koje su važne sa stanovišta hemijskih izvora struje. Prikazana su tri načina
sinteze prahova: sinteza pomoću reakcije u čvrstoj fazi, ultrazvučna sprej piroliza i sinteza
pomoću sonohemijske reakcije. Svaka sinteza praćena je metodom rendgenske difrakcije na
polikristalnim uzorcima. Podaci dobijeni rendgenskom difrakcijom su iskorišćeni za
rendgenostrukturnu analizu prahova, dok je morfologija prahova ispitana skenirajućom i
transmisionom elektronskom mikroskopijom. Magnetna merenja su rađena pomoću
magnetometra SQUID. Elektrohemijske osobine prahova kao katode u litijum-jonskoj ćeliji
su ispitivane galvanostatskim punjenjem i pražnjenjem.
Dobijeno je da različiti načini sinteze rezultuju u prahovima različitih strukturnih,
mikrostrukturnih i elektrohemijskih osobina. Za dobijanje fazno čistih uzoraka litijum gvožđe
fosfata neophodna je kontrola temperature i atmosfere, a kompoziti sa ugljenikom se mogu
dobiti dodatkom organske komponente u prekursorski rastvor. Utačnjavanjem strukture je
bilo omogućeno određivanje praktično svih relevantnih parametara kristalne strukture i
kristalne građe. Najbolje elektrohemijske osobine je pokazao kompozit LiFePO4/C dobijen
sintezom pomoću sonohemijske reakcije, koji je prilikom cikliranja C/10 strujom pokazao
kapacitet pražnjenja od 125 mAh/g. Ultrazvučna sprej piroliza se pokazala pogodnom za
dobijanje Cr-supstituisanog praha litijum manganata. Detaljna analiza magnetnih merenja je
pokazala da može biti izuzetno važna i moćna tehnika u proučavanju strukture i kristalne
građe čistih materijala i njihovih primesa koji sadrže 3d jone. Uporedna analiza dobijenih rezultata je pokazala jaku korelaciju transportnih osobina prahova i njihovih strukturnih i mikrostrukturnih parametara
Abstract (en)
This PhD. thesis describes different ways of syntheses of the most recent oxide cathode
materials for lithium power sources, LiFePO4 and LiCr0.175Mn1.825O4, as well as their
properties that are significant in the light of chemical power sources. Three synthesis
procedures were shown: solid state reaction, ultrasonic spray pyrolysis, and sonochemical
reaction. Each synthesis was followed by X-ray powder diffraction (XRPD). XRPD data were
used for the structural analysis of the synthesized powders, while the particle morphology was
revealed by both scanning and transmission electron microscopies. Magnetic measurements
were carried out with SQUID-based magnetometer. In order to examine the electrochemical
properties of synthesized powders as cathode materials for lithium-ion battery galvanostatic
charge/discharge tests were performed.
It was demonstrated that various synthesis procedures result in powders with different
structural, microstructural, and electrochemical properties. Optimization of both temperature
and atmosphere is necessary for obtaining monophased lithium iron phosphate samples, while
composites with carbon can be easily attained by the addition of an organic component in a
precursor solution. Crystal structure refinement was used for the determination of all relevant
structural and microstructural parameters. Sonochemically derived LiFePO4/C composite
showed the best electrochemical performances, reaching discharge capacity of 125 mAh/g
while cycling with current density of C/10. Ultrasonic spray pyrolysis has been proven to be
a proper method for obtaining Cr-substituted lithium manganate powder. It has been shown
that magnetic measurements are very efficient in crystal structure study of pure materials as
well as their impurities that contain 3d ions. Parallel analysis of the obtained results showed a
strong correlation between transport properties of powders and their structural and
microstructural parameters.
Authors Key words
LiFePO4, LiMn2O4, litijum jonski akumulatori, utačnjavanje kristalne strukture, galvanostatsko cikliranje
Authors Key words
LiFePO4, LiMn2O4, lithium-ion batteries, crystal structure refinement, galvanostatic cycling
Classification
544.6:66.017(043.3)
Subject
Katodni materijali
Type
Tekst
Abstract (sr)
U okviru ove doktorske disertacije su izloženi različiti načini sinteze najnovijih oksidnih
katodnih materijala za litijumske izvore struje LiFePO4 i LiCr0.175Mn1.825O4 kao i osobine
ovih materijala koje su važne sa stanovišta hemijskih izvora struje. Prikazana su tri načina
sinteze prahova: sinteza pomoću reakcije u čvrstoj fazi, ultrazvučna sprej piroliza i sinteza
pomoću sonohemijske reakcije. Svaka sinteza praćena je metodom rendgenske difrakcije na
polikristalnim uzorcima. Podaci dobijeni rendgenskom difrakcijom su iskorišćeni za
rendgenostrukturnu analizu prahova, dok je morfologija prahova ispitana skenirajućom i
transmisionom elektronskom mikroskopijom. Magnetna merenja su rađena pomoću
magnetometra SQUID. Elektrohemijske osobine prahova kao katode u litijum-jonskoj ćeliji
su ispitivane galvanostatskim punjenjem i pražnjenjem.
Dobijeno je da različiti načini sinteze rezultuju u prahovima različitih strukturnih,
mikrostrukturnih i elektrohemijskih osobina. Za dobijanje fazno čistih uzoraka litijum gvožđe
fosfata neophodna je kontrola temperature i atmosfere, a kompoziti sa ugljenikom se mogu
dobiti dodatkom organske komponente u prekursorski rastvor. Utačnjavanjem strukture je
bilo omogućeno određivanje praktično svih relevantnih parametara kristalne strukture i
kristalne građe. Najbolje elektrohemijske osobine je pokazao kompozit LiFePO4/C dobijen
sintezom pomoću sonohemijske reakcije, koji je prilikom cikliranja C/10 strujom pokazao
kapacitet pražnjenja od 125 mAh/g. Ultrazvučna sprej piroliza se pokazala pogodnom za
dobijanje Cr-supstituisanog praha litijum manganata. Detaljna analiza magnetnih merenja je
pokazala da može biti izuzetno važna i moćna tehnika u proučavanju strukture i kristalne
građe čistih materijala i njihovih primesa koji sadrže 3d jone. Uporedna analiza dobijenih rezultata je pokazala jaku korelaciju transportnih osobina prahova i njihovih strukturnih i mikrostrukturnih parametara
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.