Nghiên cứu chế tạo vật liệu điện cực composite c li2sno3 làm điện cực atot cho pin liti IOn

Trong pin Li2SnO3/Li mật độ dàng 20 mA/g dung lƣợng phóng nạp 1074 mAh/g với Li2SnO3 (SSR), 1157 mAh/g với Li2SnO3 (sol – gen). Với sol – gen hiệu suất điện hóa tốt với dung lƣợng khoảng 400 mAh/g sau 40 chu kỳ. Tốc độ dần dung lƣợng khoảng 0,4 % chu kỳ với Li2SnO3 (SSR) 0,16 % với Li2SnO3 (sol – gen) [5]. Tuy nhiên thực tế Li2SnO3 dẫn điện tử dung lƣợng phóng nạp Li2SnO3 chƣa đạt mức tối đa, ta cần phải pha thêm C pha thêm polyaniline (PANI) vào oxit compsit dựa thiếc nhằm tăng độ dẫn điện tử, dung lƣơng phóng nạp vật liệu làm điện cực anốt. Tùy thuộc vào số lƣợng chất lƣợng cacbon sử dụng mà composit coi nhƣ hệ thống lƣu trữ vật chủ kép (dual host) cho ion Li+ diện cacbon đơn để giảm ứng suất gây đề vỡ vụn Li2SnO3. Composit Li2SnO3/C đƣợc tổng hợp đƣờng thủy nhiệt, cho thấy dung lƣợng phóng – nạp lên tới 2045,8 mAh/g 1756,6 mAh/g. Sau chu kỳ 50, dung lƣợng trì 598,3 mAh/g với mật độ dòng 60 mA/g khoảng điện 0,05 ÷ V [16]. Composit Li2SnO3/C đƣợc tổng hợp phƣơng pháp sol – gen trình giảm nhiệt cacbon bao gồm hạt nano hình que (kích thƣớc trung bình 20 ÷ 30 nm) thể đặc tính điện hóa tốt so với Li2SnO3. Với mật độ dòng 60 mA/g điện áp khoảng 0,05 ÷ V, dung lƣợng phóng nạp Li2SnO3/C 1671,1 mAh/g 1558,6 mAh/g. Dung lƣợng trì 576,9 mAh/g Li2SnO3/C cao so với Li2SnO3 sau 50 chu kỳ [17]. Composit Li2SnO3/polyaniline (Li2SnO3/PANI) tổng hợp phƣơng pháp trùng nhũ tƣơng vi mô, cho thấy đặc tính chu kỳ ổn định hơn, dung lƣợng không thuận nghịch ban đầu thấp so với Li2SnO3 làm vật liệu điện cực anốt cho pin ion liti. Tại mật độ dòng 60 mA/g, điện áp 0,05 ÷ V, dung lƣợng không thuận nghịch Li2SnO3/PANI 563 mAh/g. Sau 50 chu kỳ dung lƣợng lại 569,2 mAh/g cao so với Li2SnO3 510,2 mAh/g [15]. 18 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1. Các phƣơng pháp chế tạo mẫu 2.1.1. Phương pháp pha rắn truyền thống Phƣơng pháp pha rắn truyền thống hợp chất đƣợc điều chế cách trộn lẫn hỗn hợp rắn ôxit, muối cacbonat,… theo hàm lƣợng định, sau tiến hành nghiền, trộn, ép viên thiêu kết. Quá trình đƣợc lặp lại nhiều lần nhằm nâng cao độ đồng hỗ hợp để mẫu tạo có phẩm chất tốt. Dựa vào giản đồ pha kết phân tích nhiệt vi sai (DTA) ngƣời ta chọn vùng nhiệt độ thiêu kết thích hợp cho phản ứng tạo pha mong muốn xảy ra. Nguyên lí chung phản ứng pha rắn xảy chỗ tiếp xúc thành phần nhiệt độ cao theo hai trình sau: - Qúa trình hình thành pha mới: trình đòi hỏi phá vỡ số liên kết cũ chất tham gia phản ứng, hình thành số liên kết sản phẩm mới. Điều xảy có dịch chuyển ion nhiệt độ cao. - Qúa trình lớn lên pha mới: hạt tinh thể sản phẩm lớn lên khó khăn nhiều so với trình tạo mầm phải có trình khuếch tán ngƣợc dòng ion qua lớp sản phẩm. Phƣơng pháp có số ƣu, nhƣợc điểm sau: - Thao tác đơn giản, dễ thực giá thành thấp. - Để nâng cao độ đồng mẫu cần phải lặp lại nhiều lần bƣớc nghiền, trộn, ép viên nung trung gian. Trong luận văn này, mẫu đƣợc chế tạo phƣơng pháp pha rắn, phòng thực hành Chất rắn nâng cao, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2. 2.1.2. Phương pháp hợp kim học. Phƣơng pháp hợp kim học kĩ thuật chế tạo bột thể rắn bao gồm trình bẻ gãy liên kết vật liệu gốc gắn kết liên kết tạo pha mong muốn nhờ nghiền bi lƣợng cao. Phƣơng pháp đƣợc ứng dụng để chế tạo 19 hợp kim bền sắt phân tán niken cho ứng dụng công nghiệp vũ trụ. Phƣơng pháp hợp kim học kĩ thuật cho phép tạo vật liệu đồng từ hỗn hợp bột thành phần pha trộn. Phƣơng pháp hợp kim học chủ yếu kỹ thuật nghiền bi lƣợng cao đƣợc sử dụng để chế tạo chủng loại vật liệu khác nhau. Trong trình nghiền học hỗn hợp bột đƣợc kích hoạt học để tạo phản ứng hóa học (phản ứng – hóa) nhiệt độ phòng nhiệt độ thấp nhiều so với nhiệt độ đòi hỏi để chế tạo kim loại sạch, vật liệu nano,… Kỹ thuật hợp kim học đƣợc ứng dụng chế tạo hợp kim, gốm, vật liệu tổng hợp,… Trong luận văn này, mẫu đƣợc nghiền máy nghiền bi lƣợng cao Retsch Trung tâm hỗ trợ nghiên cức khoa học chuyển giao công nghệ, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2. 2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu mẫu 2.2.1. Kỹ thuật phân tích cấu trúc phổ nhiễm xạ tia X Nhiễu xạ tia X tƣợng chùm tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn, tính tuần hoàn cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại cực tiểu nhiễu xạ. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) đƣợc sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn. Sóng nhiễu xạ tia X sau tán xạ tinh thể tuân theo điều kiện phản xạ Bagg: 2dhkl.sinθ = n.λ Trong đó: dhkl khoảng cách mặt phẳng mạng lân cận có số Miller (hkl); θ góc tới mặt tinh thể tia X; λ bƣớc sóng tia X. Giản đồ XRD đƣợc ghi lại cho thông tin quan trọng cấu trúc tinh thể nhƣ xác định số mạng, so sánh tỉ lƣợng tƣơng đối pha, xác định tạp chất có mẫu,… Các số mạng mẫu đƣợc xác định thông qua công thức: h k l2  2 2 d hkl a b c 20 Dựa vào bảng chuẩn từ giá trị đặc trƣng dhkl giải hệ phƣơng trình (1) (2) cho cặp gồm hai mặt phẳng (hkl) khác nhau. Giá trị số mạng a, b c thu đƣợc trung bình cộng nghiệm tƣơng ứng tất tổ hợp gồm hai mặt phẳng (hkl) khác nhau. Các thực nghiệm đo đạc trình thực luận văn này, phổ XRD vật liệu chế tạo đƣợc chụp máy nhiễu xạ tia X SIMENS D-5000 phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. 2.2.2. Kính hiển vị điện tử quét (SEM) Đây phƣơng pháp tốt để nghiên cứu đặc điểm bề mặt vật liệu dựa nguyên tắc tạo ảnh từ điện tử phát xạ thứ cấp quét chùm điện tử đƣợc gia tốc trọng trƣờng có cƣờng độ lớn đƣợc hội tụ thành điểm bề mặt mẫu. Độ phân giải ảnh SEM phụ thuộc vào khả hội tụ chùm tia điện tử, chùm tia nhỏ độ phân giải cao. Ngoài việc nghên cứu đặc trƣng bề mặt, ảnh SEM cho ta thông số kích thƣớc hạt phân bố chúng. Để nghiên cứu vi cấu trúc nhƣ kích thƣớc hạt vật liệu, tiến hành chụp ảnh SEM hiển vi điện tử quét Hitachi S-4800 đặt Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. 2.2.3. Phương pháp đo điện hóa Đây phƣơng pháp để khảo sát trình điện hóa xảy điện cực. Trong trƣờng hợp trình tích thoát Li+ trình phóng nạp xảy pin ion. Các phếp đo điện hóa đƣợc thực thiết bị đo điện hóa Hình 2.1 sơ đồ khối hệ điện hóa AutoLab PSG 30. Trong đó: (1)- WE điện cực làm việc, tất trƣờng hợp điện cực cần quan trọng; 21 (2)- RE điện cực so sánh(Ag, Pt, Pb); (3)- CE điện cực đối (Pt). Khi làm việc với linh kiện điện cực điện cực RE CE đƣợc nối với nhau. Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ AutoLab PGS-30 2.2.3.1. Phương pháp phổ điện quét vòng (Cyclic Voltammetry – CV) Đây phƣơng pháp để nghiên cứu trình điện xảy bề mặt điện cực chất điện ly. Trong phƣơng pháp điện điện cực đƣợc quét quét lại dải điện định với tốc độ quét không đổi dòng qua điện cực tƣơng ứng đƣợc xác định. Phổ CV ghi đƣợc cho biết thông tin phản ứng ôxy hóa khử, trình trao đổi ion, . xảy điện cực quan tâm. Ngoài ra, nghiên cứu vật liệu tích trữ ion, phổ CV cho phép xác định mật độ điện tích tiêm hay thoát khỏi màng nhƣ tính thuận nghịch hiệu ứng tiêm thoát Hình 2.2: Dạng xung điện Von– vùng điện để vật liệu hoạt Ampe vòng (CV) 22 động bền vững. Điện đặt lên điện cực nghiên cứu có dạng xung tam giác (Hình 2.2). Tại thời điểm ti = có điện Vi đặt trƣớc. Điện tăng tuyến tính theo thời gian đến thời điểm tb có giá trị điện Vb, sau giảm tuyến tính giá trị ban đầu Vi. Các mũi tên chiều thuận, nghịch. Tốc độ quét điện (mV/giây), có giá trị trình thuận nghịch. Đối với vật liệu nghiên cứu vật liệu tích/thoát ion tốc độ quét đƣợc lựa chọn khoảng v ≈ 5-50 mV/giây. Vùng đện Vi – Vb vùng có trình tích thoát quân tâm. Kỹ thuật CV quét đơn vòng hay đa vòng theo hƣớng anốt (hành trình thuận) catốt (hành trình nghịch) nhằm nghiên cứu trình làm việc vật liệu điện cực động học trình điện hóa. Đƣờng đặc tuyến Von – Ampe thu đƣợc dạng đƣờng cong phân cực tuần hoàn. Sự xuất đỉnh đƣờng cong xảy trình tích/thoát ion Li+ điện làm việc tƣơng ứng. Quá trình tích/thoát có chiều thuận nghịch cấu trúc vật liệu ổn định số chu kỳ tích/thoát nhiều, chứng tỏ cấu trúc vật liệu bền. 2.2.3.2. Phương pháp dòng không đổi (Amperometry) Kỹ thuật Amperometry nhằm nghiên cứu khả tích/thoát ion khách vào/ra khỏi vật liệu chủ thông qua áp đặt vòng cố định (hoặc cố định) thiết bị đo cho ta biết trình tích nạp điện cực đến đẩy. Sau điện cực chuyển sang chế độ phóng với dòng khống chế ổn định cho ta phụ thuộc phóng vào thời gian phóng, từ ta biết đƣợc thông tin khả tích thoát ion điện cực. 2.3. Thực nghiệm chế tạo mẫu 2.3.1. Chế tạo vật liệu điện cực Li2SnO3 Trong khuôn khổ luận văn, lựa chọn phƣơng pháp pha rắn. Đây 23 phƣơng pháp đơn giản công nghệ, có hiệu kinh tế cao sản xuất với số lƣợng lớn. Chuẩn bị nguyên vật liệu SnO2 ; Li2CO3 (Li:Sn = 1:1) Li2SnO3 đƣợc chế tạo từ vật liệu nguồn gồm oxit Nghiền trộn ethanol lần (bằng máy nghiền Retsch, h) SnO2 có độ 99,9 % muối Li2CO3 có độ 99,99 % . Quy trình chế tạo vật liệu Thiêu kết Ở 800 oC h Li2SnO3 đƣợc thực theo bƣớc đƣợc mô tả theo sơ đồ Nghiền trộn lần (bằng máy nghiền Retsch, h) hình 2.3. 2.3.1.1. Chuẩn bị vật liệu Thiêu kết nhiệt độ 800 oC h Căn vào tỷ lệ thành phần nguyên tử kim loại Hình 2.3: Quy trình chế tạo vật liệu Li2SnO3. Li2SnO3 (Li:Sn = 2:1) tính toán khối lƣợng oxit SnO2 muối Li2CO3 cần thiết để chế tạo gam vật liệu Li2SnO3: - Lƣợng Li có g Li2SnO3: mLi  (2.6,94)  0,3844 g. 180,54 - Lƣợng muối Li2CO3 cần thiết: mLi CO  0,3844 .73,86  2.0455 g. 2.6,94 - Lƣợng Sn có g Li2SnO3: mSn  .118,69  3, 287 g. 180,54 Lƣợng oxit SnO2 cần thiết: mSnO2  3, 287 .150,67  4,173 g. 118,69 2.3.1.2. Nghiền trộn ethanol lần Vật liệu đƣợc nghiền trộn ethanol 2h máy nghiềm bi lƣợng cao. Công đoạn nhằm mục đích tạo đồng vật liệu, làm cho hạt mịn trộn với đồng đều. 24 2.3.1.3. Nung sơ Sau đƣợc nghiền trộn, vật liệu đƣợc sấy khô ủ nhiệt 800 oC 6h với tốc độ gia công nhiệt 10 oC/phút, sau để nguội tự lò. Trong công đoạn 800 oC xảy phân hủy Li2CO3 để giải phóng CO2 tác dụng với SnO2 theo chế phản ứng pha rắn tạo thành hợp chất Li2SnO3. 2.3.1.4. Nghiền trộn lần Hỗn hợp bột thu đƣợc đƣa vào nghiền trộn lần 4h máy nghiền bi lƣợng cao. Công đoạn có ý nghĩa tạo kích thƣớc hạt đạt mức nano tạo độ đồng cho hỗn hợp, cung cấp lƣợng cho phản ứng pha rắn tiếp tục xảy nhằm mục đích giảm nhiệt độ thiêu kết sau này. 2.3.1.5. Thiêu kết Sau nghiền trộn lần 2, mẫu đƣợc thiêu kết nhiệt độ 800 oC h với tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút sau để nguội tự lò. Thiết bị đƣợc sử dụng thiêu kết hệ lò Nabertherm, với chế độ hoàn toàn tự động theo chƣơng trình đặt trƣớc. 2.3.2. Chế tạo vật liệu điện cực C/Li2SnO3 Nhằm nâng cao tính vào/ra ion Li+ cải thiện làm việc điện cực tiến hành chế tạo điện cực Li2SnO3 pha trộn C. Vật liệu Li2SnO3 đƣợc nghiền trộn nano-tube cacbon (CNTs) với tỷ lệ thành phần theo khối lƣợng 2.5%; 5%; 10%. thời gian 3h cối mã não. Sau hỗn hợp đƣợc trộn với chất kết dính CMC với tỷ lệ thành phần 0.2 mol cho 1g vật liệu, khuấy phủ trải lên đế thủy tinh có phủ lớp ITO để khô tự nhiên sấy khô 120 oC 1h với tốc độ gia công nhiệt chậm oC/phút. Các điện cực sau đƣợc sử dụng để khảo sát trình phóng nạp ion liti. 25 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc trƣng cấu trúc vật liệu C/Li2SnO3 Các cấu trúc tinh thể vật liệu chế tạo đƣợc khảo sát thông qua phổ nhiễu xạ tia X (XRD). Hình thái vĩ mô vật liệu đƣợc đánh giá ảnh hiển vi điện tử quét (SEM). Hình 3.1 cho thấy giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) qua bột Li2SnO3 đƣợc chế tạo phƣơng pháp phản ứng pha rắn sau ủ nhiệt 800 oC thời gian h. Hình 3.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X Li2SnO3. So với phổ liệu XRD Li2SnO3 (theo thƣ viện liệu JCPDS, thẻ số 31−0761), pha cấu trúc tinh thể đơn tà Li2SnO3 thuộc nhóm không gian C2/c nhận đƣợc phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Vậy phƣơng pháp 26 phản ứng pha rắn, chế tạo thành công vật liệu composite C/Li2SnO3 có dạng đơn pha, có cấu trúc tinh thể đơn tà, thuộc nhóm không gian C2/c với số mạng a = 5,301 Å, b = 9,181 Å, c = 10,027 Å. Trên hình 3.2 ảnh SEM mẫu bột vật liệu Li2SnO3 Li2SnO3 pha tạp 5% CNTs. Có thể nhận thấy CNTs phân bố đồng hạt Li2SnO3 sợi CNTs đóng vai trò cầu dẫn điện tử hạt Li2SnO3. Điều cho phép làm tăng đáng kể độ dẫn điện tử điện cực. a) b) Hình 3.2: Ảnh SEM vật liệu Li2SnO3 Li2SnO3 pha 5% CNTs. 27 3.2. Tính chất điện hóa tích thoát ion điện cực anốt C/Li2SnO3 Tính chất điện hóa điện cực đƣợc nghiên cứu thông qua việc khảo sát phổ điện quét vòng (CV), khả tích/thoát ion liti đƣợc đánh giá thông qua phép đo phƣơng pháp dòng không đổi hai điện cực sở pin ion Li với cấu trúc gồm điện cực làm việc điện cực làm từ vật liệu chế tạo đƣợc, điện cực đối điện cực đối điện cực chuẩn Pt, dung dịch chất điện phân 1M LiPF6 + ethylene cacbonat + diethyl cacbonat. Các phép đo đƣợc thực hệ AutoLab PSG-30. 3.2.1. Phổ đặc trưng C-V điện cực C/Li2SnO3 Hình 3.3 cho thấy chu kỳ điện vòng điện cực C/Li2SnO3 chu kỳ. Tốc độ quét 0,2 mV/s điện 0,0 V đến 3,0 V. Chu kỳ đầu tiên, đỉnh cực anốt đƣợc đặt 1,3 – 0,6 V đỉnh catốt đƣợc quan sát điện V. Đỉnh khử (xảy anốt) tạo hình thành mặt phân cách chất điện phân rắn (SEI), màng bề mặt điện cực, khử Li2SnO3 thành Sn hình thành đồng thời Li2O. Trong chu kỳ dƣới đỉnh catốt di chuyển sang bên trái 0,7 đến 0,9 V. Tại điện 1V đỉnh catốt bị biến phản ứng không thuận nghịch xảy chu kỳ đầu tiên. Hình 3.3: Phổ CV điện cực anốt C/Li2SnO3 với tốc độ quét 0,2 mV/s 28 Quá trình nạp Li+ với Li2SnO3, hình thành kim loại Sn Li2O, trình hình thành hợp kim LixSn. Trong trình nạp/phóng có phản ứng hợp kim hóa/khử hợp kim Sn với Li thuận nghịch tạo dung lƣợng điện cực. Vậy nên, trình tiêm/thoát Li+ đƣợc biểu diễn phƣơng trình [6]: Li2SnO3 + 4Li+ + 4e- → 3Li2O + Sn (3.1) Sn + xLi+ + xe- → LixSn (3.2) (x ≤ 4,4) Lƣu ý rằng, phản ứng (2), hàm lƣợng Li tối đa x = 4,4 hợp kim LixSn đƣợc thông qua từ kết tài iệu hợp kim Li-Sn [5]. 3.2.2. Khảo sát đặc trưng phóng nạp điện cực C/Li2SnO3 Để đánh giá khả ngăng tiêm thoát ion Liti vật liệu C/Li2SnO3, phép đo dòng không đổi với bình điện phân hai cực đƣợc sử dụng. Điện cực làm việc (WE) đƣợc chế tạo từ C/Li2SnO3, điện cực đối (SE) đƣợc sử dụng phép đo Pt. Các điện cực nhúng chất điện ly lỏng 1M LiPF6 + ethylene cacbonat + diethylene cacbonat. Hình 3.4: Đường đặc trưng tiêm/thoát điện C/Li2SnO3. Hình 3.4 thể đƣờng cong phóng/nạp điện cực C/Li2SnO3 dải 29 điện từ 0,05 V V (Li/Li+). Kết cho thấy dung lƣợng phóng/nạp hợp chất C/Li2SnO3 1671 mAh/g 1558 mAh/g. Sau 50 chu kỳ dung lƣợng giữ lại C/Li2SnO3 576 mAh/g. Nền tảng phóng điện 0,9 – 0,6 V 0,5 – 0,38 V đƣợc quan sát giây phóng điện/tích điện. Trong chu kỳ 20 lần 40 lần, dung lƣợng phóng/nạp C/Li2SnO3 tƣơng ứng 820 mAh/g. Điện cực C/Li2SnO3 có dung lƣợng phóng/nạp ban đầu thấp nhƣng hiệu suất chu kỳ lại tối so với điện cực Li2SnO3. Bời cacbon bị pha tạp có thêm (tăng/bổ sung) đệm vào thể tích giãn nở Li – Sn cung cấp môi trƣờng có tính dẫn cao cho vận chuyển electron. Sự phát điện Li2O thiện chu kỳ hợp kim Li –Sn theo phƣơng trình (3.1) [13], [15]. 30 KẾT LUẬN Sau thời gian tập trung nghiên cứu với mục tiêu đặt chọn đối tƣợng nghiên cứu vật liệu dùng làm điện cực anốt cho pin ion Liti. Những kết nghiên cứu ban đầu đạt đƣợc bao gồm: 1. Đã chế tạo thành công vật liệu Li2SnO3 từ hỗn hợp oxit SnO2 muối Li2CO3 phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Các kết phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu Li2SnO3 đơn pha bảo đảm thành phần hợp thức. 2. Các kết nghiên cứu điện hóa khảo sát trình phóng nạp cho thấy vật liệu C/Li2SnO3 nhận đƣợc sau ủ nhiệt 800 oC h có khả tiêm/thoát ion Li+ tốt với điện thấp, thích hợp cho việc sử dụng làm vật liệu điện cực anốt cho pin ion Liti. 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen Nang Dinh, Pham Duy Long, Le Dinh Trong, Crystalline perovskite La0,67-xLi3xTiO3: preparation and ionic conducting characterization, Communications in Physics, Vol 14, N02 (2004), page 90-94. [2] Le Dinh Trong, Pham Duy Long, Vu Van Hong, Nguyen Nang Dinh, Optical and electrical properties of perovskite La0.67-xLi3xTiO3 solid electrolyte thin films made by electron beam deposition, A Journal of the Asean Commitee on Science & Technology, Vol.24 No.1&2 page 35-40 (2007). [3] Le Dinh Trong, Pham Duy Long, Nguyen Nang Dinh, Fabrication of ion conductive materials La0.67-xLi3xTiO3 used as electrolyte for all solid Li+ ion batteries, Reports of the Eleventh Vietnamese-German Seminar on Physics and Engieering (VGS 11), Nha Trang City, from March, 31, to April, 5, 2008. [4] A. Aboulaich, M. Mouyane, F. Robert, P. E. Lippens, J. O. Fourcade, P. Willmann, J. C. Jumas, (2007), “New Sn-based composites as anode materials for Li-ion batteries”, Journal of Power Sources, 174, 1224–1228. [5] A. R. Kamali and D. J. Fray (2011), “Tin-based materials as advanced anode materials for Lithium ion batteries”, Rev.Adv.Mater.Sci, 27, 14-24. [6] D. Deng, M. G. Kim, J. Y. Lee and Jaephil Cho (2011), “Green energy storage meterials: Nanostructured TiO2 anhd Sn- based anodes for lithium- ion batteries”, Energy Environ. Sci., 2, 818-837. [7] J. Hassoun, S. Panero, P. Reale and B. Scrosati (2006), “ A New Type of Lithium-ion Battery Based on Tin Electroplated Negative Electrodes”, Int. J. Electrochem. Sci., Volume 1, 110-121. [8] I. C. Halalay, S. J. Harris, T. J. Fuller (2009), “ Lithium ion battery”, GM Global Technology Operation, 12/642,313. [9] Z. Q. He, X. H. Li, L. Z. Xiong, X. M. Wu, Z. B. Xiao, M. Y. Ma, (2005), “Wet chemical synthesis of tin oxide-based material for lithium ion battery anodes”, Materials Research Bulletin, Volume 40, Issue 5, 861-868. 32 [10] P. Meduri, C. Pendyala, V. Kumar, G. U. Sumanasekera and M. K. Sunkara (2009), “ Hybrid Tin Oxide Nanowires as Stable and High Capacity Anodes for Li-Ion Batteries”, Nano Lett., (2), 612–616. [11] X.Yin, L. Chen, C. Li, Q. Hao, S.Liu, Q.Li, E. Zhang, T. Wang (2011), “Synthesis of mesoporous SnO2 spheres via self-assembly and superior lithium storage properties”, Electrochimica Acta, Volume 56, Issue 5, 2358-2363. [12] Z. Ying, Q. Wan, H. Cao, Z. T. Song, and S. L. Feng (2005), “Characterization of SnO2 nanowires as an anode material for Li-ion batteries”, Appl. Phys. Lett. 87, 113108. [13] X. Zhu, Y. Zhu, S. Murali, M. D. Stoller, R. S. Ruoff , (2011), “Reduced graphene oxide/tin oxide composite as an enhanced anode material for lithium ion batteries prepared by homogenous coprecipitation”, Journal of Power Sources, Volume 196, Issue 15, 6473-6477. [14] Z. Ying, Q. Wan, H. Cao, Z. T. Song, S. L. Feng (2005), “Characterization of SnO2 nanowires as an anode material for Li-ion batteries”, Applied Physics Lettes 87, 113108. [15] Q. Wang, Y. Huang, J. Miao, Y. Wang, Y. Zhao (2012), “Synthesis and properties of Li2SnO3/polyaniline nanocomposites as negative electrode material for lithium-ion batteries”, Applied Surface Science 258, Issue 24, Pages 9896-9901 [16] Q. Wang, Y. Huang, J. Miao, Y. Wang, Y. Zhao (2012), “Hydrothermal derived Li2SnO3/C composite as negative electrode materials for lithium-ion batteries”, Applied Surface Science 258, Issue 18, Pages 6923-6929. [17] Q. Wang, Y. Huang, J. Miao, Y. Wang, Y. Zhao (2012), “Synthesis and properties of carbon-doped Li2SnO3 nanocomposite as cathode material for lithium-ion batteries”, Materials Letters 71, Pages 66-69. 33 [...]... vật liệu Li2SnO3 và Li2SnO3 pha 5% CNTs 27 3.2 Tính chất điện hóa và tích thoát ion c a điện c c anốt C/ Li2SnO3 Tính chất điện hóa c a c c điện c c đƣ c nghiên c u thông qua vi c khảo sát phổ điện thế quét vòng (CV), khả năng tích/thoát ion liti đƣ c đánh giá thông qua phép đo phƣơng pháp dòng không đổi hai điện c c trên c sở c a một pin ion Li với c u tr c gồm điện c c làm vi c là c c điện c c làm. .. từ vật liệu chế tạo đƣ c, điện c c đối là điện c c đối là điện c c chuẩn Pt, trong dung dịch chất điện phân là 1M LiPF6 + ethylene cacbonat + diethyl cacbonat C c phép đo đƣ c th c hiện trên hệ AutoLab PSG-30 3.2.1 Phổ đ c trưng C- V c a điện c c C/ Li2SnO3 Hình 3.3 cho thấy chu kỳ điện thế vòng c a điện c c C/ Li2SnO3 tại 5 chu kỳ T c độ quét là 0,2 mV/s giữa điện thế 0,0 V đến 3,0 V Chu kỳ đầu tiên, c c. .. 250 0C) 1.1.3.2 Nguyên lý hoạt động c a pin ion liti Hình 1.2 mô tả quá trình xảy ra trong pin ion Li với điện c c dƣơng là hợp 7 chất c a liti (Li1-xMO2), điện c c âm là graphit liti hóa (LixC) Trong quá trình nạp, vật liệu điện c c dƣơng bị ôxi hóa c n vật liệu điện c c âm bị khử Trong quá trình này, c c ion liti thoát ra khỏi điện c c dƣơng, dịch chuyển qua chất điện ly và tiêm vào vật liệu điện c c. .. lƣợng cao đang đƣ c sử dụng để chế tạo c c chủng loại vật liệu kh c nhau Trong quá trình nghiền c h c c c hỗn hợp bột đƣ c kích hoạt c h c để tạo ra c c phản ứng hóa h c (phản ứng c – hóa) ở nhiệt độ phòng ho c ít nhất ở c c nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ đòi hỏi để chế tạo c c kim loại sạch, c c vật liệu nano,… Kỹ thuật hợp kim c h c đƣ c ứng dụng trong chế tạo c c hợp kim, c c gốm, c c vật. .. liệu điện c c âm cacbon, thí dụ nhƣ graphit Quá trình ngƣ c lại đƣ c xảy ra trong khi pin phóng điện C c quá trình phóng và nạp 8 c a pin ion liti không làm thay đổi c u tr c tinh thể c a c c vật liệu điện c c Khi liti kim loại không c mặt trong pin, c c pin ion liti ít phản ứng hóa h c hơn, an toàn và tuổi thọ chu kỳ dài hơn so với c c pin liti nạp lại sử dụng kim loại liti là vật liệu điện c c âm... không đổi với bình điện phân hai c c đã đƣ c sử dụng Điện c c làm vi c (WE) đƣ c chế tạo từ C/ Li2SnO3, điện c c đối (SE) đƣ c sử dụng trong phép đo là Pt C c điện c c này nhúng trong chất điện ly lỏng 1M LiPF6 + ethylene cacbonat + diethylene cacbonat Hình 3.4: Đường đ c trưng tiêm/thoát c a điện C/ Li2SnO3 Hình 3.4 thể hiện đƣờng cong phóng/nạp c a điện c c C/ Li2SnO3 trong dải 29 điện thế từ 0,05 V... hình 1.9 chỉ ra điện thế phóng c a pin ion Liti C/ LiCoO2 loại 18650 thƣơng mại với c c vật liệu điện c kh c nhau C thể thấy, pin với điện c c âm graphit c đƣờng cong phóng điện bằng phẳng hơn so với pin c điện c c âm than c c Hầu hết c c sản phẩm thƣơng mại hiện nay trên thị trƣờng c đƣờng cong phóng điện bằng phẳng và điện thế trung bình cao, do chúng sử dụng vật liệu điện c c âm graphit Hình... trên c c điện c c Trong trƣờng hợp này là quá trình tích thoát c a Li+ và quá trình phóng nạp xảy ra trong c c pin ion C c phếp đo điện hóa đƣ c th c hiện trên thiết bị đo điện hóa Hình 2.1 là sơ đồ khối c a hệ điện hóa AutoLab PSG 30 Trong đó: (1)- WE là điện c c làm vi c, trong tất c c c trƣờng hợp nó chính là điện c c c n quan trọng; 21 (2)- RE là điện c c so sánh(Ag, Pt, Pb); (3)- CE là điện c c. .. tích/thoát ion khách vào/ra khỏi vật liệu chủ thông qua áp đặt một vòng c định (ho c thế c định) khi đó thiết bị đo cho ta biết quá trình tích nạp c a điện c c đến khi đẩy Sau đó điện c c chuyển sang chế độ phóng với dòng khống chế ổn định cho ta sự phụ thu c của thế phóng vào thời gian phóng, từ đó ta biết đƣ c thông tin về khả năng tích thoát ion c a điện c c 2.3 Th c nghiệm chế tạo mẫu 2.3.1 Chế. .. đƣ c thiêu kết ở nhiệt độ 800 oC trong 6 h với t c độ gia nhiệt 10 oC/phút và sau đó để nguội tự do trong lò Thiết bị đƣ c sử dụng thiêu kết là hệ lò Nabertherm, với chế độ hoàn toàn tự động theo chƣơng trình c i đặt trƣ c 2.3.2 Chế tạo vật liệu điện c c C/ Li2SnO3 Nhằm nâng cao tính vào/ra c a ion Li+ c i thiện thế làm vi c của điện c c chúng tôi tiến hành chế tạo điện c c Li2SnO3 pha trộn C Vật liệu . nghiên c u - Nghiên c u, chế tạo điện c c anôt c khả năng tích trữ ion Li + cao. 3. Nhiệm vụ nghiên c u - Nghiên c u chế tạo vật liệu điện c c anôt trên c sở oxit SnO 2 . - Khảo sát đ c. đ c trƣng c u tr c và tính chất điện hóa c a vật liệu chế tạo đƣ c. - Khảo sát sự ảnh hƣởng c a chế độ c ng nghệ chế tạo vật liệu, điện c c tới c c đ c trƣng tiêm/thoát c a điện c c anôt. 4 trên c c phƣơng tiện vận chuyển chạy điện và Hybrid. Trên c sở đó tôi đặt ra vấn đề Nghiên c u, chế tạo vật liệu composite C/ Li 2 SnO 3 làm điện c c anốt cho pin Liti Ion . 2. M c đích nghiên