| Περίληψη: | Οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις των τελευταίων χρόνων και η ανάπτυξη ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών προϊόντων όπως κινητά, tablet, κάμερες κλπ., έχουν οδηγήσει στην αυξανόμενη ανάγκη για αυτονομία στην ενέργεια. Οι μπαταρίες ιόντων Li έχουν κυριαρχήσει ως διατάξεις αποθήκευσης και παροχής ενέργειας, αφού χαρακτηρίζονται από υψηλή πυκνότητα ενέργειας, χαμηλό ειδικό βάρος και μεγάλο χρόνο ζωής. Το ενδιαφέρον εστιάζεται στην εύρεση νέων καθοδικών υλικών σε αυτές τις μπαταρίες, που θα εξασφαλίζουν μεγάλες τιμές ειδικής χωρητικότητας σε συνδυασμό με την απλή παρασκευή, τη μεγάλη διάρκεια ζωής, την ασφάλεια και το χαμηλό κόστος. Η σπινελική νανοδομή LiMn2O4 έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον ως θετικό ηλεκτρόδιο στις μπαταρίες ιόντων Li, αφού ανταποκρίνεται σε αρκετές από τις παραπάνω απαιτήσεις.
Σε αυτή τη μεταπτυχιακή εργασία, γίνεται μελέτη των φυσικοχημικών και ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των σπινελικών νανοδομών LiMn2O4 (καθαρών ή και ενισχυμένων με διάφορα μέταλλα όπως Cu και Al) που παρασκευάστηκαν μέσω της μεθόδου καύσης. Η καύση είναι μία απλή και αποτελεσματική μέθοδος για την παρασκευή μεγάλων ποσοτήτων νανοδομημένων υλικών. Ο βέλτιστος συνδυασμός με βάση τον οποίο παρασκευάστηκαν τα δείγματα είναι: 30% περίσσεια Li, στοιχειομετρική ουρία και θερμοκρασία πύρωσης 600οC. Tα υλικά χαρακτηρίστηκαν με περίθλαση ακτίνων-Χ (ΧRD), ρόφηση/εκρόφηση N2 και ηλεκτρονιακή μικροσκοπία (SEM, TEM), ενώ οι ηλεκτροχημικές μετρήσεις (πειράματα σταθερότητας σε διάφορους ρυθμούς φόρτισης/αποφόρτισης και φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής εμπέδησης (EIS)), πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος χρησιμοποιώντας εργαστηριακή μοναδιαία κυψελίδα μπαταρίας. Στα πειράματα σταθερότητας, η νανοδομή LiAl0.1Mn1.9O4 εμφάνισε την καλύτερη ηλεκτροχημική συμπεριφορά σε σχέση με τα υπόλοιπα δείγματα, υποδεικνύοντας ότι η είσοδος μιας μικρής ποσότητας ιόντων Al στη σπινελική δομή μπορεί να δώσει υποσχόμενα αποτελέσματα και σε πιο γρήγορους ρυθμούς φόρτισης/αποφόρτισης. Τέλος, ο χαρακτηρισμός όλων των δειγμάτων μετά από ηλεκτροχημικές μετρήσεις, έδειξε ότι η σπινελική δομή παραμένει σταθερή ακόμα και μετά από πολλούς κύκλους φόρτισης/αποφόρτισης.
|
|---|
