KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5. Thử nghiệm chế tạo pin ion Lit
Từ vật liệu LiMn2O4 chế tạo được, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm chế tạo pin ion Liti. Các điện cực anốt và catốt được lựa chọn như sau:
- Điện cực anốt được làm từ vật liệu SnO2.
- Điện cực catốt làm từ vật liệu LiMn2O4 nghiền trộn với CNTs (tỉ lệ 5%) và được chế tạo theo quy trình như ở mục 2.3.3.2 (hình 3.15).
- Chất điện ly là dung dịch 1M LiClO4 + PC tẩm trong giấy thấm. Sơ đồ cấu tạo như ở hình 3.16.
Đường đặc trưng phóng nạp của pin ion Liti
Anốt Catốt
Chất điện ly tẩm trong giấy thấm
Hình 3.16: Cấu tạo của pin ion Liti
Từ đồ thị biểu diễn thế phóng nạp của pin ta thấy:
- Thế nạp bắt đầu từ 1,5V và sau 750s thì giữ ổn định ở 4,5V. - Thế phóng giảm rất chậm từ 3,5V xuống 3V.
Để kiểm tra khả năng làm việc của pin, chúng tôi đã dùng pin để cấp điện cho một bóng đèn LED 3V. Kết quả là bóng đèn sáng và duy trì trong khoảng thời gian khá dài (hình 3.17).
0 100 200 300 400 500 600 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 b U [V ] t[S] 0 500 1000 1500 2000 2500 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 a U [V ] t [s]
Hình 3.17: (a)- Đồ thị biểu diễn thế nạp của pin ion Liti với dòng nạp là 10mA.
(b)- Đồ thị biểu diễn thế phóng của pin ion Liti với dòng phóng là 2mA.
Hình 3.18: Dùng pin thắp sáng bóng đèn LED. (Diện tích các điện cực của
KẾT LUẬN
1. Đã chế tạo thành công vật liệu spinel LiMn2O4 từ hỗn hợp các ôxit MnO2 và muối Li2CO3 bằng phương pháp nghiền bi năng lượng cao. Bằng phương pháp này, có thể chế tạo được vật liệu có kích thước nano, có độ đồng nhất cao và giảm được nhiệt độ và thời gian thiêu kết sau này.
2. Các kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu LiMn2O4 là đơn pha và bảo đảm đúng thành phần hợp thức. Kích thước hạt được xác định từ công thức Scherrer cho giá trị khoảng 60nm. Các kết quả nghiên cứu điện hóa và khảo sát các quá trình phóng nạp cho thấy vật liệu LiMn2O4 có khả năng trao đổi và tích thoát ion Li+
tốt đáp ứng yêu cầu chế tạo điện cực catốt trong pin ion Liti.
3. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc pha trộn thêm CNTs vào vật liệu LiMn2O4 trong quá trình chế tạo điện cực. Kết quả cho thấy việc pha trộn thêm CNTs đã làm giảm đáng kể điện thế nạp đồng thời làm tăng điện thế phóng và kéo dài được thời gian phóng điện của điện cực. Tỉ lệ pha trộn CNTs trong điện cực thích hợp nhất là 5%.
4. Đã nghiên cứu thành công vật liệu LiMn2O4 pha tạp Ni. Việc pha tạp Ni không làm thay đổi các đặc tính cấu trúc của vật liệu, các nguyên tử Ni đã thay thế hoàn toàn vào các vị trí của nguyên tử Mn trong ô mạng của vật liệu LiMn2O4.
5. Đã nghiên cứu tính chất phóng nạp của điện cực LiMn2-xNixO4. Các kết quả nghiên cứu cho thấy: việc pha tạp Ni đã cải thiện tốt khả năng phóng nạp của điện cực, đặc biệt là đã kéo dài được thời gian phóng điện ở mức điện thế cao hơn và dòng phóng lớn hơn. Nồng độ pha tạp Ni 5% cho các kết quả tốt nhất. Điều này chỉ ra rằng vật liệu LiMn2-xNixO4 pha tạp Ni rất thích hợp cho việc chế tạo các điện cực catốt trong các loại pin ion Liti.
6. Đã thử nghiệm chế tạo thành công pin ion liti, sử dụng vật liệu LiMn2O4 nghiền trộn với CNTs (tỉ lệ 5%) làm catốt, SnO2 làm anốt, chất điện ly là dung dịch 1M LiClO4 + PC. Pin cho khả năng phóng nạp tương đối tốt, điều này chứng tỏ vật liệu LiMn2O4 có thể sử dụng làm điện cực catốt cho pin ion liti sau này.