Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên đặc trưng tiêm thoát ion của vật liệu điện cực catốt limn2o4

LỜI
LỜICAM
CẢMĐOAN
ƠN
4
5
6
2
7
3
8
1
Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2
•
•
•
MỤCcứu
LỤC
Sau một thời gian tập trung nghiên
và làm luận văn tại Trường ĐHSP Hà
MỞ
ĐẦU
Luận
văn
của
em
thành
dưới
sự
hướng

dẫn
tận
tình
của
PGS.TS.
Lê
Đình
Hình
1.2
mô
tả
quá
trình
xảy
ra
trong
pin
Li-ion
với
điện
cực
dương
làcực
hợp
chất
Trong
các
phương
trình
này,

L1MO2
ký
hiệu
vật
liệu
điện
cực
dương
ôxit
kim
Nhiệm
vụcho
nghiên
cứu
Điều
bởi
NỘI
DUNG
khác
nhau
Chương
thấy
của
sự
quan
thế
1hoàn
TỔNG
điện
tâm

hóa
đặc
QUAN
giữa
biệt
liti
VÈ
của
trong
VẬT
nhà
nước
điện
LIỆU
cực
đến
ĐIỆN
âm
lĩnh
và
cực
vực
DƯƠNG
nghiên
trong
điện
cứu
CHO
còn
cực

đang
phát
triển
loại
pin
ion
liti
(Li-ion),
trong
đó
liti
kim
loại
làm
điện
a-nốt
Nội
2sựnày
luận
văn
của
em
đã
được
hoàn
thành.
Qua
đây
em
xin

bày
tỏliti
lòng
biết
ơn
sâu
•

Trọng
cùng
với
sự
cố
gắng
của
bản
thân.
Trong
quá
trình
nghiên
cứu
em
cóvề
tham
của
liti
(LÌ!.xM02),
điện
cực

âm
là
graphit
liti
hóa
(LixC).
Trong
quá
tình
nạp,
vật
loại,
thí
dụnghiên
LÌC0O2.
Còn
сcó
vật
liệu
điện
cực
âm
cacbon,
thí
dụvà
làđó
graphit.
Quá
trình
Tập

trung
cứu
tổng
quan
tài
liệu
đồng
thời
nâng
cao
trình
độ
lí thuyết
dương.
Khi
nạp
cho
pin,
điện
thế
dương
đặt
trên
cực
dương
làm
cho
ion
liti
thoát

nhiều
mới
mẻ
vàđiện
thách
thức
này.
được
thay
bằng
vật
liệu
khả
năng
tích/thoát
ion
liti.
Khi
pin
hoạt
động
PIN
ION
LITI
LỜI
CẢM
ƠN.................................................................................................................i
1.3.2.3.
Cấu
trúc

của
vật
liệu
LiMn
sắc
tới
PGS.TS.
Lê
Đình
Trọng,
người
đã
trực
hướng
dẫn
đóng
góp
nhiều
ý
20tiếp
4.......................................................14
Lí
do
chọn
đề
tài
khảo
một
số
tài

liệu
của
một
số
tác
giả
(đã
nêu
trong
mục
tham
ngược
lạitrữ
xảy
ra
trong
khi
pin
phóng
điện:
các
ion
liti
tách
ra
từkhảo).
cực
âm,
dịch
chuyển

liệu
điện
cực
bị
ôxi
hóa
còn
vật
liệu
điện
cực
âm
bị
khử.
Trong
tình
này,
tích
iôn
liti
LiMn
khỏi
điện
cực
này.
Nếu
quá
trình
tiêm/thoát
ion

trên
các
điện
cực
là thuận
nghịch,
các
Với
sự
phát
triển
mạnh
mẽ
của
khoa
học
công
nghệ
hiện
đại,
đặcquá
biệt
là
công
204.
theo
nguyên
lídương
"Rocking
-hóa

chair".
LỜI
1.3.3.
CAM
ĐOAN..........................................................................................................ii
Tính
chất
điện
của
vật
liệu
điện
cực
ca-tổt........................................16
kiến
quý
báu
trong
thời
gian
em
thực
hiện
luận
văn
này.
Hiện
tượng
nóng
toàn

cầu,
sự
thiếu
hụt
năng
lượng
ữên
toàn
thế
vấn
Em
xin
cam
đoan
những
kết
quả
ữong
luận
văn
này
là kết
quả
nghiên
cứu
của
qua
chất
điện
ly

và
tiêm
vào
giữa
các
lóp
trong
điện
dương.
Các
quá
trình
phóng
Tìm
hiểu
quy
trình
công
nghệ,
chế
tạo
vật
liệu
LiMn
0qua
có
đặc
trưng
điện
hóagiới,

tốt,
đáp
các
ion
liti
thoát
ra
khỏi
điện
cực
dương,
dịch
chuyển
chất
điện
lyỉon
và
tiêm
vào
vật
pin
liti
có
số
chu
kỳ
phóng
nạp
cao.
nghệ

điện
tử
dẫn
đến
sự
raCtf
đời
của
hàng
loạt
các
thiết
không
dây.
Để
đảm
bảo
các
2cực
4bị
1.1.
Nguồn
điên
hóa
hoc
trên
sở
vât
liêu
mới

2.1.2.
Pin
lití
kim
loại
MỤC
1.3.4.
LỤC....................................................................................................................iii
Khái
quát
vềlên
cấu
trúc
tối
ưu
cho
vật
liệu
ca-tổt
tích
thoát
Li+..........17
Em
S xin trân
i trọng• cảm ơn •Viện Khoa
• học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và
DANH
MỤC
CÁC
HÌNH

Vtình
VẼtinh
đề
gia
tăng
ôthực
nhiễm
ởphóng
các
phố
là
những
thách
thức
nghiêm
trọng
thúc
đẩy
và
nạp
của
pin
ion
liti
không
làm
thay
đổi
cấu
thể

của
các
vật
liệu
điện
cực.
bản
thân,
Một
không
nhược
trùng
điểm
với
của
kết
pin
quả
của
làlớn
quá
giả
khác.
nạp
điện
Nếu
sinh
sai
em
liti

xin
kim
hoàn
loại
toàn
kết
chịu
tủa
ứng
nhu
cầu
tiễn.
liệu
điện
cực
âm.
Khi
điện,
quá
trình
xảy
ra
trên
các
điện
cực
theo
chiều
ngược
thiết

bị
hoạt
động
được
tốtthành
cần
phải
có
nguồn
năng
lượng
phù
họp,
có
dung
lượng
Pin
liti
kim
loại
(hay
pin
lỉtỉ)
là
pin
sửtrúc
dụng
kim
loạỉ
lỉtỉ

làm
vật
liệu
điện
DANH
1.3.5.
MỤC
Cơ
BẢNG.....................................................................................................V
chế
vận
chuyển
của
ion
Litác
..................................................................19
Công
nghệ
Việt
Nam;
Khoa
Vật
líliti
trường
Đại
Khoa
học
Tựra
nhiên,
Đại

học
Quốc
1.1.1.
Một
vài
nét
về
nguồn
điện
hóa
mới
NGUYỄN
THỊhọc
THƯƠNG
việc
thay
thế
các
nhiên
liệu
hóa
thạch
tái
tạo
bằng
các
nguồn
năng
lượng
xanh

trên
nền
cực
âm
(a-nốt)
liti
thụ
động
hóa
nó
không
còn
được
bằng
phẳng
mà
Pin
Li-ion
cấu
tạo
từ
các
lớp
chất
rắn
được
gọi
là
pin
ion

liti
rắn.
Nhờ
việc
sử
Khảo
sát
các
đặc
trưng
cấu
trúc
và
tính
chất
điện
hóa
của
vật
liệu
điện
ca-tốt
chế
trách
nhiệm.
lại.
Các
quá
trình
xảy

ra
trên
các
điện
cực
mô
tả
bởi
các
phương
trình
(1.1),
lớn,
hiệu
suất
cao,
có
thể
dùng
lại
nhiều
lần
và
đặc
biệt
là
gọn
nhẹ
và
ancực

toàn.
Đây
là
cực
a-nốt,
có
mật
độ
năng
lượng
cao
cỡkhiến
140
Wh/kg
và
mật
độ
năng
lượng
thể
DANH
Chương
MỤC
2.
CÁC
CÁC
HÌNH
PHƯƠNG
VẼ......................................................................................vi
PHÁP

THựC
NGHIỆM
..................
20
Trên
cơ
sở
vật
liệu
và
nguyên
lýkhông
mới,
các
cổ
điển
sẽ
được
thay
thế
dần
gia
Hà
Nội,
Trường
Đại
học
Sư
phạm
Hà

Nội
2ắc-quy
đã
tạo
điều
kiện
giúp
đỡ
trong
quá
khác
như
năng
lượng
mặt
trời,
năng
lượng
gió,
năng
lượng
thủy
triều.
Sonhư:
với
các
phát
triển
gồ
ghềcác

tạo
ra
tinh
thể
dạng
cây
(dendrite).
Quá
trình
như
vậy
đến
đoản
dụng
các
vật
liệu
tích
trữ
ion
và
các
chất
điện
lytrúc
rắn,
pin
ion
liti
rắn

ra
đời
được
coi
là1
tạo
được.
(1.2)
và
(1.3).
mục
tiêu
nghiên
cứu
của
các
nhà
khoa
học
hướng
tới
có
thể
chế
tạo
radẫn
các
loại
pin
tích

là
300
WMít.
Các
pin
liti
thường
có
cấu
nhiều
lớp
(Hình
1.2a),
2.1.
MỞ
Phương
ĐẦU
..................................................
pháp
chế
tạo
mẫu
..............................
20
DANH
MỤC
BẢNG
bằng
hàng
loạt

loại
ắc-quy
tân
tiến.
Trong
các
loại
pin
thứ
cấp
đã
được
nghiên
trình
thực
hiện
văn.
Pin
liti:
a)luận
Cấu
hình
tổng
quát;
b)
Khi
pin
phóng
điện...........................
..5

CCi
I
Li
I
IC
I
IS
I
cc2
Hà
Nội,
tháng
8mật
năm
Học
viên
nhiên
liệu
hóa
thạch
truyền
thống,
hầu
hết
các
nguồn
năng
lượng
xanh
thường

thay
mạch,
sinh
bốc
cháy
và
phá
hủy
pin.
Hơn
thế
nữa,
liti
có
tính
hoạt
hóa1
bước
ngoặt
của
nguồn
điện
nhỏ
có
độ2016
năng
lượng
lớn.
Bằng
các

kỹ
thuật
khác
Khảo
sát
sự
ảnh
hưởng
của
nhiệt
độ
lên
đặc
trưng
tiêm/thoát
ion
liti
của
vật
liệu
điện
nạp
lại
được.
1.
2.2.
Lí
Các
do
phương

chọn
pháp
đề
nghiên
tài
.....................................
cứu..................................................................................21
cứu
và
thương
phẩm
hóa
thì
pin
liti
có
nhiều
đặcbè
tính
tốt
hơnkim
cácloại
loại
pin
cùng
Em
xinnhiệt,
gửi
lời
cảm

ơn
tới
gia
đình,
bạn
và
người
thân
đã
luôn
bên
cạnh,
Mô
hình
điện
hóa
của
pin
ion
Liti..........................................................
..7chủng
Trong
đó:
đổi
theo
thời
tiết
ngày
mùa
nên

các
thiết
bịsử
chuyển
hóa
năng
lượng
không
thể
mạnh,
bốc
cháy
khi
gặp
nước,
không
bảo
đảm
an
toàn
cho
người
sửlượng
dụng.thuận
Vì hoạt
kim
nhau
lóp
này
được

phủ
lớp
kia.
ты
dụ,
kỹ
thuật
chế
tạo
màng,
các
lóp
cực
dương
LiMn
04.
Pin
Lithium
(LIBs)
đã
được
chứng
minh
làdụng
nguồn
trữ
năng
điện
2và
2.động

2.2.1.
Mục
đích
Kỹ
thuật
của
phân
đềlên
tích
tài
cấu
...................................
trúc
bằng
phổ
nhiễu
xạlưu
tia
X................................21
2
loại
như
pin
NiCd,
NiMH
(Nikel
Metal
Hydride),
Pb-Acid,...
Các

điểm
lợi
viên,
khuyến
khích
giúp
em
thực
hiện
được
mục
tiêu
đã
đề
ra.
Cấu
trúc
mạng
tính
thể
của
LÌC0O2......................................................
13 tiên
Bảng
1.1:
Một
số
oxit
kim
loại

chuyển
tiếp
đặc
trưng
có
thể
sử
dụng
như
là
vật
CCi,
cc2
là
các
tiếp
điện
bằng
kim
loại;
động
liên
tục,
chính
vìvỉ
vậy
nhu
cầu
về
lưuđộ

trữ
lượng
là rất
cần
thiết.
Mặt
khác,
loại
liti
dễ
bốc
cháy
trong
môi
trường
có
ẩmnăng
> qua.
0,05%,
cho
nên
công
nghệ
chế
tạo3
lần
lượt
được
lắng
đọng

đểthành
tạo
thành
pin
mỏng
dạng
rắn
có
độ
dày
vào
Đối
tưọmg
và
phạm
nghiên
cứu
tiến
nhất
cho
các
thiết
bị
di
động
ữong
hai
thập
kỷlâu
Sotốc

với
các
điện
thứ
cấp
3.này
2.2.2.
Nhiệm
Kính
vụ
nghiên
hiển
vi
điện
tử
...................................
quét
(SEM)................................................................22
chính
khi
sử
dụng
pin
liti
làcứu
thời
gian
hoạt
động
hơn,

nạp
nhanh
hơn,
dung
Luận
văn
này
được
hoàn
với
hỗ siêu
ữợ
kinh
phí
từđộ
đề
tàinguồn
ưu
tiên
cấpchỉ
sở
Cấu
trúc
mạng
tinh
thể
của
LiMn
......................................................
14cơ

204sự
IC
là
lớp
điện
lyan
dẫn
ion
Li+;
liệu
ca-tốt
cài
ion
[2]...................................................................................13
sự
phát
thải
C0
và
các
hậu
quả
của
ô
nhiễm
không
khí
có
thể
được

giảm
thiểu
bằng
rất
phức
tạp,
độ
toàn
không
cao
ữong
quá
trình
làm
việc.
2
khoảng
vài
micro-mét.
Vật
liệuriêng
điện
cực
dương
LiMn
đã
được
biết
đến
trước

đây
như
chì-axit,
pin
pin lithium
có50%),
tính
204.ăcquy
4.Trường
2.2.3.
Đối
tượng
Phương
và
pháp
phạm
đo điện
vi
hóa.........................................................................22
nghiên
3
lượng
cao,
nên
có
thể
tích
nhỏ
so
với.......................

pin Ni-Cd...
NiCd vàthì
NiMH
(30% -r15
Đại
học
Sư
phạm
Hà
Nội
2,
mãhơn
số
C2015-18-05.
Minh
họa
hiệu
ứng
méo
cấu
trúc
Jahn
-cứu
Teller.......................................
IS
là
lớp
tích
trữ
ion

đóng
vai
trò
điện
cực
dương
(ca-tốt);
KHẢO
SÁT
ẢNH
HƯỞNG
CỦA
NHIỆT
Độ
ủđộng
LÊN
ĐẶC
TRƯNG
TIÊM
1.1.3.
Pin
ion
ỉitì
cách
thay
thế
động
cơ
đốt
trong

trong
xe
hơi
bằng
cơ
điện
hoặc
động
cơ
lai3
Bảng
1.2:
Đặc
trưng
điện
hóa
của
một
số
loại
vật
liệu
điện
cực
dương
Việc
không
sử
dụng
liti

kim
loại
làm
điện
cực
âmsống
giúp
thiểu
phản
ứng
Đặc
cấu
tính
chất
điện
hóa
của
liệu
LiMn
điện
cực
catốt
cho
cao
nhất
do
có
mật
độ
năng

lượng
cao,
thời
gian
dài,
tốc
độ
tự
xả
thấp,
20
4 làm
5năng
. trưng
Phương
2.2.3.1.
pháp
Phương
nghiên
pháp
phổ
cứu
điện
..............................
thế
quét
vòng...........................................23
không
có
hiệu

ứng
“nhớ”
như
pin
NiCd,
tỉvật
lệ
tự
phóng
khi
không
sử[8]................17
dụng
nhỏ
chỉ
Mặc
dù
cótrúc,
nhiều
cố
gắng
nhưng
do
hạn
chế
về
thời
gian
vàgiảm
kiến

thức
nên
Diễn
biến
quá
trình
Sol-gel....................................................................
21chắc
Li
là lớp
lỉti(hybrid
kim
loại
đóng
vai
tròtoàn
điện
cực
âm
(a-nốt).
Nhằm
khắc
phục
vấn
đề
an
khi
hoạt
động
của

pinhơn
litiLiMn204
kim
loại
đã các
vàliti
đang
xăng
-3.1:
điện
electric
vehicles).
Do
đó,
vấn
đề
lưu
trữ
năng
lượng
cho
thiết
hóa
học
trong
pin,
do
đó,
độ
an

toàn
và
tuổi
thọ
của
pin
lớn
so
với
các
sử
pin
Nguyễn
Thị
Thương
không
có
hiệu
ứng
“nhớ”
(memory
effect),...
THOÁT
ION
CỦA
VẬT
LIỆU
ĐIỆN
cực
CATÓT

6chắn
. Li-ion.
Dự
2.23.2.
kiến
đóng
góp
Phương
mới
của
pháp
đề
dòng
tài.............................................................................3
không
đổi.......................................................24
khoảng
Bảng
5%
Các
trong
đỉnh
một
nhiễu
tháng
xạ
X-Ray
so
với
tương

(20
-ỉứng
30)%
với
của
mặt
phản
NiCd
xạ................................29
trong
thời
luận
văn
không
tránh
khỏi
những
thiếu
sót.
Em
rấtpin
mong
nhận
được
sựpin
giúp
đỡ,
Sơ đồ
lý hệ AutoLab
23 gian

• nguyên •
• PGSTAT302N.........................................
•
Acùng
"T
có
nhiều
phương
ántạo
được
đưa
ravềtrọng
nhằm
thayvà
thế
cựckiện
âm pin
liti ion
kimliti
loại tính nâng
khiết,cao
có
này
ngày
nay
càng
trởliti
nên
quan
hơn

bao
giờ
hết.
dụng
điện
cực
âm
chứa
kim
loại.
.bị
Phương
nghiên
cứu
Vì
vậy,
hướng
nghiên
cứu
vật
liệu
linh
2.3.
NỘI
Thực
DUNG....................................................................................................................4
nghiệm
chế
mẫu.......................................................................................24
một

tháng
[2],
[4].
Điện
thế
của
pin
liti
có
đạt
trong
khoảng
đếnđược
4,2V,
gần
đóng
góp
ýpháp
kiến
của
thầy
côliệu
và
các
học
viên
viên
để luận
văn2,5V
củanhằm

em
Quy
trình
chế
tạo
vật
LiMn
04.........................................................
e".
2tinh
25hoàn
Bảng
3.2:
Sự
thay
đổi
kích
thước
hạtbạn
thểthể
LiMn
204 theo nhiệt độ ủ......................30
hoạt quả,
tính
hóa
học
mạnh,
bằng
các
vật

liệu
có
khảvăn
năng
tích
trữ
ionkhông
Li+tập
hoặc
sử
Ởlần
nước
ta,
Chính
phủ
và
các
Bộ
đã
coi
việc
phát
nguồn
năng
lượng
làdụng
một
Các
pin
ion

liti
rắn
có
nhiều
ưu
điểm
độ
toàn
cao,
độc
hại,
dải
Phương
pháp
nghiên
cứu
chủ
đạo
của
luận
làantriển
thực
hiệu
mở
rộng
khả
năng
ứng
dụng
của

chúng
đã
và
đang
được
các
thểPIN
các
nhà
Chương
2.3.1.
1.
Chế
TỔNG
tạo
vậtNiCd
QUAN
liệu
LiMn
VỀ
VẬT
LIỆU
ĐIỆN
cực
DƯƠNG
CHO
gấp
ba
so
với

pin
hay
pin
NiMH,
vìnhư
vậy
cần
ít
đơnnghiệm:
vị cấu
tạo
hơn
cho
20
4............................................................................24
thiện
hơn.
Quy
trình
chế
tạo
điện
cực.....................................................................
26 một
Bảng
3.3:
Dung
lượng
của
LiMn

được
chế
tạorắn
ở các
nhiệt
độ
ủcấu
khác
nhau...........36
204 Vật
Chuyên
ngành:
lívới
chất
Mã
số:
60
01hình
04
cáctiên
vật
liệu
dẫn
ion
mới
tương
thích
hơn
liti.
Khi

đó,
pin
như
sau:
ưu
lớn
ừong
chính
sách
phát
triển
công
nghiệp
của
đất
Năm
2009
Bộ
Khoa
nhiệt
độ
làm
việc
rộng,
và
đặc
biệt
có
thể
chịu

được
lýnước.
ởcó
nhiệt
độ
cao
(trên
250
Các
mẫu
vật
liệu
được
chế
tạo
bằng
phương
sol-gel,
điện
cực
ca-tốt
được
chế
khoa
học
trên
thếtạo
giới
nghiên
Ởpháp

nước
ta,xử
một
số44
trung
tâm
nghiên
cứu
ION
2.3.2.
LITI
Chế
................................................
điện
ca-tổt
LỈMn
pin.
204...............................................................26
Giản
đồ
nhiễu
xạ quan
tíacực
X tâm
của
vật
liệu cứu.
LiMn
0
ủ

nhiệt
ở
500
°c...............
2 4
28 4
CCi
Ipin
ISi
I IC
Isách
IS
cc
đó,
ISi
và học
ISĐại
làCông
hai
lớp
2 I
2 Trong
2hết
học
Công
nghệ
đã
nhấn
mạnh
trong

Danh
các
nhiệm
vụ
Khoa
nghệ
°C).
Tuy
nhiên,
việc
sử
dụng
các
này
hiện
nay
còn
bị hạn
chế,
trước
làkim
do
chu
tạo
bằng
pháp
phủ
trải.
như
Viện

khoa
học
vật
liệu,
Viện
Khoa
học
và
Công
nghệ
Nam.
học
Khoa
Hà
Nội,
tháng
8liệu
năm
2016
Học
viên
1.1.
Chương
Nguồn
điện
3.
KẾT
hóa
học
QUẢ

trên
cơ
sở
THẢO
vật
liệu
LUẬN
mới..............................................................4
.........................
28
Litiphương
là
loại
kiềm
có
mật
độ
tích
trữ
năng
lượng
lớnViệt
nhất
so
với
các
loại
Giản
đồkim
nhiễu

xạ
tia
XVÀ
của
vật
LiMn
204 ủ nhiệt trong 5 giờ:
tích
trữ
ion
liti.
Trong
các
chu
kỳ
lặp
lại,
Li+
tiêm/thoát
vào/ra
khỏi
các
lớp
tích
trữ
chủ
yếu
tại
mục
3Khoa

học
công
nghệ,
phần
d)
Công
nghệ
trong
vực
năng
kỳ
phóng
nạp
thấp,
giá
thành
cao.
Nguyên
nhân
chính
làm
cho
số
chu
kỳ
phóng
nạp
Các
tính
chất

của
vật
liệu
được
nghiên
cứumới.............................................................4
thông
qua
khảo
sátthế
cấu
trúclĩnh
tính
thể
bằng
học
Tự
nhiên
Hà
Nội,
Đại
học
Công
học
Quốc
gia
Hà
Nội,
Đại
học

3.1.
1.1.1.
Đặc
trưng
Một
cấu
vài
trúc
nét
của
về
nguồn
liệu
điện
LiMn
hóa
khác
(3860
Ah/kg),
có
hoạt
tính
cực
đứng
đầu
dãy
điện
(AcpLiAji+
= Bách
-3,01

204..................................................................28
30
500
°C;
b)
600
°C;
c)vật
700
°C;
d) nghệ,
800
°cĐại
và VẢT
e)
900
°c............................
LUÂN
VĂN
THAC
SĨ
KHOA
HOC
CHẤT
•
•
•
•
ion. Các
pin

cóchụp
cấu
hình
như
vậy ảnh
được
gọi lànăng
pin “ghếxích
đu”năng
(rocking
chair)
haycác
lượng
cần
“Nghiên
cứu
ứng
dụng
các
dạng
mới,
tái mạch
tạo,
thấp
nhiễu
xạ
tia
X,
vàvà
tích

SEM.
Khoa
Hà
Nội,...
cũng
đãphân
tập
nghiên
hướng
và
đãlượng
đạt
một
số
3.2.
1.1.2.
Tính
chất
Pin
điện
lỉtỉ
hóa
kim
tích
thoát
loại
LiMn
0lượng
V)
vàlà:

là
một
kimcủa
loại
rất
nhẹa)trung
(D
= ion
0,5
g/cm3).
Nguồn
điện
liti có
điện
thếđược
hở
từ
2độ
4....................................................32
b)này
Ảnh
SEM
mẫu
LiMn204
ủ ............................................................................5
ở của
các cứu
nhiệttheo
khác
nhau:

a)
500
°C;
pin
ion
liti
(Li-ion).
Hình
1.2:
Mô
hình
điện
hóa
của
pin
ion
Liti.
công
nghệ
sử
dụng
năng
lượng
tiết
kiệm
và
có
hiệu
quả.
Nghiên

cứu
các
giải
Quá
trình
phân
cực
tại
điện
cực
dương
tăng
nhanh
chu
kỳ
phóng
nạp.
Các
tính
chất
điện
hóa
được
nghiên
cứu
trên
hệ
điện
hoá
Autolab

bằng
phép
đopháp
phổ
kết
quả
ban
đầu
[3].
Tuy
nhiên
dung
lượng
của
loại
pin
này
nhỏ,
hiệu
suất
chưa
cao,
31
Người
hướng
dẫn
khoa
học:
TS.
LÊ

ĐÌNH
TRỌNG
1.1.3.
3.2.1.
Pin
Phổ
đặc
ỉon
trung
liti
C-V
........................................................................................6
của
điện
cực
LiMn
0theo
3V
đến
chưa
từng
có
trong
các
nguồn
điện
hóa
trước
nó.
2PGS.

4.................................................32
6005V,
°C;
c)
700
°C;
d)
800
°c
và
e)
900
°c..............................................
Hình
1.1:
Pinliti
ỉỉti:đang
a) cấu
hình
tổng
quát;
b) Khi
pin
phóng
điện.
Hiện
nay
pin
ion
được

quan
tâm
nghiên
cứu,
nó
là
nguồn
tích
trữ
năng
công
nghệ
để
khai
thác
ancủa
toàn,
có
hiệu
quả
các
dạng
năng
lượng
truyền
thống”.
34thành
Quá
trình
giảm

phẩm
chất
chất
điện
lyđã
theo
chu
trình
làm
việc
sựlitihình
điện
thế
quét
vòng
(CV),
dòng
đổi,...
một
phần
vì
độ
ion
của
chất
điện
li
chưa
cao,
mặt

khác
sựcứu
nghiên
cứu
vềnhưng
vật
liệu
1.2.
3.2.2.
Vật
liệu
Khảo
tích
sát
đặc
trữ,
trưng
dẫn
phóng
ion
nạp
............................
của
điện
cực
LiMn
Vào
những
năm
1912

G.không
N.
Lewis
bắt
đầu
nghiên
về và
pin
bị9
204 ..............................33
Đường
đặcdẫn
trưng
nạp
của
điện
cực
LiMn
Nguyễn
Thị
Thương
204 ủ ở 800 °c.........................
lượng
có
thể
nạp
lại
nhiều
lần
và

có
ứng
dụng
trong
hầu
hết
các
hệ
sử
dụng
nguồn
Chính
phủ
đã
ký
quyết
định
số
49/2010/QĐ-TTg
ngày
19cực
tháng
năm
2010
về việc
các
tinh
thể
nhánh
cây

bên
trong
hệ
(trên
bề
mặt
điện
âm,
điện
cực
và
6.
Dự
kiến
đóng
góp
mới
của
đề
tài
làm
điện
cực
ca-tốt
cũng
như
điện
cực
a-nốt
chưa

đầy
đủ.
Để
góp07
phần
hoàn
thiện
cơ
Điện
cực
dương:
1.2.1.
3.3.3.
Vật
Ảnh
liệu
hưởng
tích
nhiệt
trữ
ion......................................................................................9
độ
thiêu
kết
tới
đặc
trưng
tiêm/thoát
ion
Lử

của
gián
đoạn
tới
những
năm
1970
khi
mà
loại
pin
thương
phẩm
đầu
tiên
sửdương
dụng
liti
Đường
đặc
trưng
phóng/nạp
(tích/thoát)
ion
Li+
của
điện
Mốỉcho
quan
tâm

hàng
đầu
của
loại
pin
này
là
chọn
vậtcực
liệu
điện
cực
dương.
năngduyệt
lượngdanh
tiên mục
tiến,công
cho các
linh
kiện,
thiết
bị điện
tò
nhỏtriển
đếnvà
lớn.
Thímục
dụ,
các
35hành

Phê
nghệ
cao
được
ưu
tiên
đầu
tư từ
phát
danh
sản
trong
chất
điện
ly).
Để
khắc
phục
các
yếu
tố
ảnh
cầncủa
phải
tiến
Tìm
ra
phương
pháp
chế

tạo
vật
liệu
điện
cực
ca-tốt
LiMn
khả
năng
tiêm/thoát
sở
khoa
học
góp
phần
nâng
cao
dung
lượng
và
hiệu
suất
điện
hóa
pin
ion
20trên
4 có
LiM0
>LỈ

xU+
+hưởng
xe“
(1.1)
1.2.2.
LiMn
Vật
liệu
dẫn
ion.........................................................................................10
không
có
khả
năng
nạp
lại
được
xuất
[3],
Để
cải
thiện
khả
năng
nạp
lạilithi,
của
2 < =sản
1xMQ
2 + [7].

220
4................................................................................................................36
LiMn
04,.................................................................................................
Hiện
tại
các
vật
liệu
điện
cực
dương
gần
như
chỉ
giới
hạn
bởi
ba
đối
tượng:
phóng
thiết bịcông
điệnnghệ
tử dân
dụng,
trong
các khích
thiết bịphát
xáchtriển

tay,trong
đặc biệt
là
máy
tínhnghệ
loại chuyển
nhỏ và
phẩm
cao
được
khuyến
đưa
công
nghiên
cứu
sâu
hơn
về
cácnăm
vật
liệu
sử
dụng
làm
điện
cực
tích
và chất
ion
ion

Li+
cao.
chúng
tôi
đặt
vấn
đề
“Khảo
sát1980
ảnhmới
hưởng
của
nhiệt
độ
ủđó
lên
đặctrữ
trưng
tiêmdẫn
thoát
1.3.
KẾT
Đặc
LUẬN
trưng
...............................................
cấu
trúc,
tính
chất

điện
hóa
của
vật
liệu
điện
cực
ca-tốt.........................10
38
loại
pin
trên,
vào
những
đã
đưa
ra
một
số
nghiên
cứu
nhưng
đều
không
L1C0O2,
LÌN1O2
và
LiMn204
[3],
[7].

Vì
các
vật
liệu
này
có
khả
năng
giải
Điện
cực
âm:
39
điện
thoại
di
động,...
TÀIcủa
LIỆU
THAM
KHẢO
......................................
hóa,
lưu
trữ
các
dạng
năng
lượng
táikhi

tạo
vào
danh
mục
công
nghệ
cao
được
ưu
phù
họp
hơn.
Đánh
giá
được
ảnh
hưởng
củatoàn
nhiệt
độ
lêntrong
đặc
trưng
tiêmđảm
thoát
của
vật
liệu
điện
ion

vật
liệu
điện
cực
ca-tổt
LiMn
20sử
4 ủ dụng
1.3.1.
Đặc
điểm
chung.........................................................................................10
thành
công
do
các
yêu
cầu
an
không
được
bảo
(liti
là
kim
loại
phóngPin
ionLi-ion
Li+ tại
cao.

nạp3,6 V. Vì vậy loại này chỉ cần dùng với
cóđiện
điệnthế
áp ctương
đối+cao,
đạt
+ xLi+
xe~
< năng
>LLC
(1.2)
tiên
đầu
tư
và
xếp
các
loại
pin,
ăcquy
hiệu
cao
vào
danh
mục
sảnloại
phẩm
công
Mặc
dù

đã
được
thương
mại
hóa
rộng
rãi
trên
trường,
nhưng
những
cực
dương
LiMn
04.
Mục
đích
của
đề
tài
2
phóng
xthị
trưng
cẩu
trúc
của
vật
liệu
điện

cực
ca-tổt........................................11
có1.3.2.
hoạtTrong
tínhĐặc
mạnh,
dễ
bị
cháy
nổ).
Vì
vậy,
các
pin
dựa
trên
cơ
sở
liti
kim
mới
chỉ
quávịtrình
ca-tốt
xuyên
số lượng ít đơn
là có phóng
thể đạtđiện,
đượccác
điệnion

áp Li+
cần dịch
thiết.chuyển
Mật độ về
năng
lượng
cao qua
hơn
nghệ
cao
được
khuyến
khích
phát
triển.
Riêng
tại
Thành
Hồ
Chí
Minh,
Sở
Khoa
trình
khoa
học
nghiên
cứu
về
pin

Li-ion
được
tiến
hành.
Mục
đích
Với
việc
nhận
được
kết
quả
mới,
có
tính
hệvẫn
thống
vềchuyển
mộtphố
lĩnh
vực
nghiên
cứu
cơ
bản
Nghiên
cứu
chế
độ
công

nghệ,
chế
tạo
vật
liệu
điện
cực
ca-tốt
LiMn
cócác
khả
năng
204ngại
1.3.2.1.
vật
ca-tốt
dioxit
kim
loại
tiếp
M0
.......................11
có
khả
năng
chế
tạoHọ
ở dạng
dung
lượng

nhỏ
dodương,
chưa
vượt
qua
được
vềnghiên
độ
an
Tổng
thể:
2trở
lóp
điện
li dẫn
ion
Li+
vàliệu
điền
điện
cực
được
ắcquy
NiMH
khoảng
50%,
số lầnvào
phóng
nạp
trên 1400lớp

chunày
kỳ.thường
Với thành
tựuchế
đầytạo
ấn
học
Công
nghệLi+
đưa
hướng
nghiên
cứu
các
nguồn
năng
lượng
vào
nộiramạnh
dung
của
cứu
nhằm
hiểu
rõđãhơn
về
bản
chất
quá
trình

điện
hóa
và
các
phản
ứng
xảy
trên
có
định
hướng
ứng
dụng
thuộc
chuyên
ngành
Vật
lí
Chất
rắn,
góp
phần
đẩy
một
tiêm/thoát
ion
cao.
1.3.2.2.
Họ
vật

liệu
ca-tốt
LiM0
...............................................................13
toàn
trong
quá
trình
làm
việc.
Thay
vào
đó
trên
thị
trường
hiện
tại
LiM0
+c<
=
>Li
_xMQ
+
LixC
(1.3)
2L1C0O2, LiMn204,
1 2
2
từ

cácnày,
chấtpin
chứa
Li+đãnhư
thời,
các năm
điệngần
tử
tượng
Li-ion
chiếm
lĩnh thị trường
thiếtLiNi02.
bị điện Đồng
tử trong
những
Chương
trình
Khoa
học
Công
nghệ
năng
lượng
năm
2010.
hướng nghiên cứu mới trong lĩnhHÀ
vựcNỘI,
ion học
chất rắn.

2016
chuyển động trong mạch ngoài thông
qua điện trở tải (Hình 1.2b). Sức diện
đây.
động được xác định


17
20
21
22
13
12
15
14
11
10
16
18
19
9

+
Bảng
1.2:
Đặc
trưng
điện
hỏa
của

một
số
loại
vật
liệu
điện
cực
đương
[8].
Chương
2các
CÁC
PHÁP
THỰC
NGHIỆM
1.2.2.
Giản
Vật
liệu
đồ
dẫn
nhiễu
ỉon
xạ
tía
X
qua
bột
(X-ray
Powder

Diffraction
Pattem)
cho
những
1.3.5.
Tổng
mỗi
kim điện
loại
Mạng
hợp
Để
Đối
Để
Chỉ
Cơvới
cực.
khắc
chế
cải
bằng
có
với
cơ
cấu
ôxit
thiện
Trên
vận
các

phục
bản
phương
trúc
dạng
chuyển
vật
của
cơ
tính
hiệu
lớp,
sở
liệu
M0
Me0
pháp
chất
ứng
chẳng
của
có
là
là
cài
Jahn-Teller,
Sol-gel
một
cấu
ion

cóPHƯƠNG
quả
hạn
ion
trúc
cấu
mạng
Lithu
như
Li+
từtrúc
loại
LiOH
được,
bát
liti
của
một
mạng
a-LiFe0
diện
coban
Mn02,
phần
có
vàanion
gồm
thể
Mn-acetat
Mn3+

các
chế
gần
ion
ôxy
(L1C0O2),
ion
tạo
kim
đây
được
xếp
hoặc
dương
các
loại
người
chặt
thay
điện
bằng
chuyển
hoặc
Li+
tối
thế
tacực
ưu
phương
đã

và
bởi
vật
chất
tiếp
về
tổng
Fe3+
kim
liệu
mặt
chiếm
lượng
pháp
hợp
loại
sắp
với
cài
2
2 kết
2oxit

vị
thông
trí
Quá
Những
tin
quan

bát
trình
diện
trọng
vận
liệu
(1/2),
chuyển
về
cho
cấu
bao
phép
trúc
quanh
của
ion
như
các
dịch
là
electron
6diện.
chuyển
ion
định
0ÔLi+
xếp
trong
dưới

các
hằng
tác
mạng
(số
dụng
Ưu,
số
phối
matrix
mạng
nhược
của
trí
ngoại
a,
là
rắn
điểm
b,
6),
dễ
c.
trường:
vìSo
dàng
vậy
được
điện
hơn

tốt
Mn0
cấu
hơn
trúc
vô
giá
tunnel,
định
thành
hình,
chẳng
rẻ
hơn
ký
và
hiệu
liti
các
a-Mn0
phương
cho
ôxit
pháp
phép
(LiMn
tạo
04),
tối
dung

trên
ưu
tiếp
áp
lượng
dòng
cài
được
bằng
lên
trong
1,6
lá
nhôm
mol
sảntỉ
citric
chuyển
ion
Li+
từ
tiếp
vì
dung
có
3dvật
số
dịch
có
các

hóa
muối
Oh
trịhạn
II
trống
Li+
(M
và
=mangan
dành
Ni,
Mn2+...
Co,
cho
Cu,...),
ion
cho
phép
tatăng
đúng
có
thực
vật
bằng
liệu
hiện
số
pha
ởdụng

các
tạp
nhiệt
Oh
LiMxMn
độ
ion
thấp.
kim
Sản
loại
xếp
một
cách
tự
do
trong
các
hốc
bát
2chế
nguyên
tố
của
họp
chất
này
cósánh
dạng
2trống

2 xác
2chặt
2.x04.
Dung
lượng
Thế
riêng
(mAh/g)
trung
2.1. mô
Phương
chế
tạo
mẫu
nhiều
tả
so
bằng
với
mạng
sự
vận
ôxy
chuyển
xếp
chặt
của
M0
ion
(CP).

Li+.
Bán
Khi
kính
thực
của
hiện
ion
quá
Li+
trình
(rLi+
cài
=điện
0,9
hóa
Ả),
thì
xảy
ion
trường,
lượng
tương
từpháp
trường,
đối
giữa
kích
các
thích

pha,
photon,...
xác
định
các
được
tạp
gọi
chất
chung
có
trong
là
vật
mẫu.
liệu
Các
hằng
ion
hay
sốkhi
mạng
chất
xuất
Li+/lmol
kim
công
loại.
Mn02.
Vật

nghiệp.
liệu
Vật
điện
liệu
cực
vô
định
âm
điển
hình
hình
còn
có
là
cacbon
ưu
điểm
graphit,
khắc
phục
cũng
được
làdẫn
vật
sự
chuyển
liệu
có
pha

cấu
phẩm
Men+
Ví
rắn
có
dụ:
thể
nhận
Nếu
nhận
được
pha
được
ở
tạp
dạng
electron
Cu2+,
tinh
ta
thể
và
có:
phản
mịn
cho
ứng
đến
Topo

vô
xảy
định
ra.
hình,
độ
thuần
pha
cao.
6Fm3m.
lập
phương
với
nhóm
không
gian
Với
cấu
trúc
loại
y-LiFe0
ion
dương
2 các
bình
e
+li++H
-^Ii(oh)Me(oh)0
(1.5)
2

LÌC0O2
155
3,88
Thông
dụng,
nhưng
Co
đắt
Trong
luận
văn
vật
liệu
điện
cực
ca-tốt
LiMn
0sau:
được
chế
tạo
bằng
phương
Li+
ở
vịFe3+
trí
Oh
(số
phối

trí
bằng
và
rLi+
=
0,73
Ả,
khi
Li+
ởcác
vị giá
trí
tứ
diện
(số
điện
của
các
ly.
mẫu
Có
thể
được
chia
xác
các
định
chất
thông
điện

qua
ly
thành
công
thức:
baCu+
loại
như
chất
điện
ly
dạng
lỏng,
1.2. ra:
Vật
bất
trúc
thuận
liệu
lớp,
tích
trên
nghịch
trữ,
tiếp
thường
dòng
dẫn
ion
xảy

đồng.
ra
ở+6)
vật
Trong
liệu
quá
tính
trình
thể
gắn
nạp/phóng
liền
với
điện,
hiệu
ứng
ion
JahnLi+
Teller
được
2diện
4 ion
Họp
chất
LiMn
0này,
có
Cu2+
cấu

trúc
Mn3+
spinel
—»
khung
ba
+
Mn4+
chiều
hoặc
xuyên
hầm
dựa
trên
2một
4bằng
Li+
và
sắp
xếp
cách
trật
tự
trong
các
hốc
bát
làm
giảm
tính

đối
xứng
LiNiojCoo.a
190
3,70
Giá
thành
trung
bình
Phản
ứng
cài
(1.5)
được
gọi
là
phản
ứng
Topo
(Topotacti)
bao
gồm
quá
trình
Bơm
phối
trí
electron
bằng
vào

4).
Các
mạng
giá
lưới
trị
tinh
bán
thể,
kính
dẫn
này
đến
lớn
ion
hơn
kim
bán
loại
kính
hóa
trị
4ra
(M4+)
các
ion
ởnguyên
kim
vị
loại

bát
pháp
sol-gel.
Phương
pháp
hóa
học
sol-gel
lànguyên
một
kỹtứ
để
tạo
một
số
sản
phẩm
chất
điện
ly
dạng
và
chất
điện
ly
dạng
rắn.
1.2.1.
làm
tiêm

cho
hoặc
Vật
vật
tách
liệu
liệu
tích
từkém
khoảng
trữion
bền.
ữống
giữa
các
lớp
tòthuật
trong
các
vật
liệu
hoạt
động.
X-Mn02,
Hiển
họ
nhiên
A[B
]04,
nồng

thuộc
độ
Mn3+
nhóm
trong
không
vật
gian
liệu
Fd3m,
pha
tạp
như
mô
giảm
tảcủa
trong
đi
so
hình
1.5.
vậttrí
Các
liệu
2gel
từ
lập
phương
(Fm3m)
[5],

[10],
thành
dạng
giácsẽ
xếp
chặt
với
ôvới
tố
C^mạng
(2.2)
cài
ion
Li+
và
electron
vào
matrix
rắn
và
quá
trình
trung
hòa
điện
tích
bởi
electron,
LiNi
,ôxy

Co
.2điện
205
3,73
Giá
thành
trung
bình
0Pin
8Me4+
0vật
diện
Me3+,
(chiếm
1/2)
của
chuyển
cấu
trúc
thành
Me02.
hóa
ừị
Từ
3SONY
(M3+).
điều
kiện
Bán
kính

ion
phá
tuy
hủy
có
cấu
lớn
trúc
lên
khi
song
có
vẫn
sự
có
hình
dạng
mong
muốn
ở
cấp
độ
nano.
Quá
trình
sol-gel
thường
liên
quan
đến

Chất
ly
dạng
lỏng:
bao
gồm
tất
cả
các
loại
dung
dịch
muối
và
axit
hay
Các
ion
liệu
đầu
tích
trữ
được
ion
có
hãng
thể
được
hình
đưa

thành
rakhông
thị
trường
bằng
các
sử
phương
dụng
L1C0O2
pháp
khác
làm
anion
không
pha
chiếm
tạp
LiMn
vị
trí
32
vẫn
echủ
đảm
của
bảo
nhóm
tính
không

trung
gian,
hòa
về
các
điện
cation
tích,
Mn
tức
chiếm
là
giảm
ởion
hiệu
vị
trí
ứng
bát
1.1:
Một
số
oxỉt
kim
loại
chuyển
tiếp
đặc
trưng
có

thể
sửcác
dụng
204tiên
Gl
bằng
ôLiti
nguyên
tố
của
a-LiFe0
đó
dương
2 xếp chồng lên nhau. Trong
O2 hai Bảng
asíriêng cao nhất
trong
đó:
LiNio,9Coo,
220
3,76
Có
dung
lượng
giữ
tích/thoát
nguyên
như
mạng
ởalkoxit

phản
ôxy
xếp
ứng
chặt
(1.7),
M06(CP).
ta
thấy
các
kim
loại
Me3+,
với
bán
kính
nhỏ
những
phân
tửion
kim
loại
mà
sẽ
bị
thủy
phân
dưới
những
điều

kiện
muối
của
các
kim
loại
kiềm,
các
muối
chứa
ion
liti
(Li+)
(LiPF6,
được
điện
nhau
cực
như
dương
pha
rắn
do
hoặc
Godenough
các
phương
và
Mizushima
pháp

đặc
biệt
nghiên
khác
trên
cứu
cơ
vàMe4+
sở
chế
thâm
tạo
[4].
nhập
Hợp
các
chất
tiểu
diện
Jahn-Teller.
Oh
(16d),
các
vị
trí
Oh
(16c)
làchúng
ữống
và

các
vịcủa
trí
tứ
diện
T(8a)
làL1CIO4)
các
cation
Li
như
làhốc
vật
liệu
ca-tốt
cài
ion
[2].
2dhti
Dựa
vào
bảng
chuẩn
từ
các
giá
trị
đặc
trưng
có

thể
giải
hệ
các
phương
Li+
và
Fe3+
chiếm
các
vị
trí
tứ
diện,
các
ion
âm
O'
chiếm
vị
trí
các
hốc
bát
diện.
Hình
2.1:
Diễn
biển
quá

trình
Soỉ-geL
i02
1.3.3.
chất
điên
hóa
của
vât
liêu
điên
cưc
ca-tốt
:Tính
ôtứ
trống
mạng
Meơ
ionthước
Li+
có
thể
chui
vào;
LiNi0
200
3,55
Phân
ly
mạnh

nhất
2 mà
2 chỉ
Các
hơn
phải
ion
Li+
cốvà
định
cài
vào
tạitrong
các
trí
vịLiMn
nút
trí
mạng
trống
bát
của
diện
chúng
còn
ừong
lại
khi
(1/2),
các

vì
ion
vậy
Li+
khung
với
bán
cấu
kính
trúc
kiểm
soát
ngay
những
chất
này
phản
ứng
với
nhau
tạo
ngưng
tụ
để
hình
hòa
tan
vào
các
dung

môi
hữu
cơ
(EC,
EMC).
được
phần
tử
sử
(ion,
dụng
phân
tiếp
sau
“khách”
đó
có
(spinel)
giá
nhỏ
thành
đi
vào
rẻ
hơn
một
hoặc
hợp
chất
các

vật
rắn
liệu
“chủ”
có
ãtò)
•những
•có
•vị
lìchung
mo
Cấu
trúc
20
4 kích
chiếm.
Mỗi
diện
8a
các
mặt
vị
trí
bát
diện
trống
16c,
do
đó
tạo

nên
xlà
2 do
trình
(2.1)
và
(2.2)
một
cặp
gồm
hai
mặt
phẳng
(hkl)
khác
nhau.
Giá
trị
của
hằng
ưu
điểm
của
phương
pháp
Sol-gel:
Bên
cạnh
đó,cho
các

loại
cấu
trúc
trênvới
có4thể
chuyển
hóa
lẫn
nhau
tùy
thuộc
vào
Oh:
(Octahedron
site)
là
các
vị
trí
bát
diện
trong
mạng
tinh
thể;
Những
nghiên
cứu
vềvỡ.
đặc

trưng
thế
và
dung
lượng
của
các
vật
liệu
điện
LiMn
120
4,00
Mn
rẻ,
không
độc,
ít ra
phân
ly
của
lớn
hơn
chất
linh
không
động.
bị
phá
Điều

So
có
vói
vẻđiện
các
như
trạng
nghịch
thái
lý
hóa
này
trị
có
có
thể
thể
xảy
có
của
khi
kim
liên
loại
kết
20phải
4chủ
thành
liên
kết

cầu
kim
loại-oxy-kim
loại.
Phản
ứng
sol-gel
đã
được
quan
tâm
từ
năm
Chất
điện
ly
dạng
rắn:
làkiện
vật
liệu
vô
cơ
ởbản,
trạng
thái
rắn
có
khả
năng

dẫn
một
số
dung
mà
trong
lượng
cấu
cao
trúc
hơn
như
lưới
LiCoi_xNix02.
tồn
tại
những
về
vị
trí
trống.
các
Có
vật
thể
liệu
minh
sử
dụng
họa

sự
làm
hình
điện
thành
cực
kênh
dẫn
cho
sự
tán
của
các
Licơ
như
sau:
số mạng
a,
và
cmạng
thu
được
là
bình
cộng
của
nghiệm
ứng
tất
cả

Cố
thể
tạokiện
rab màng
phủhoặc
liên
kếttrung
mỏng
để lý
mang
đến
sựdụdính
rất
giữacủa
vật
kim
các
điều
chếkhuếch
tạo
quá
trinhcation
xử
nhiệt,
vícác
nhưchặt
cấutương
trúctốta-LiFe0
ủ
2 khi

Li
Ti0
(0
<
X
<
1)
M0
,
kênh,
rutil
Tio
Từ
mô
hình
quả
cầu
cứng
với
số
phối
trí
bằng
6
của
ion
kim
loại
Me
trong

xH+,
6(cp)
2 M02,
2
cực
dương
cho
thấy,
mặc
dù
L1C0O2
là
hợp
chất
có
dung
lượng
tốt
155
mAh/g
và
có
chuyển
cộng
hóa
tiếp
trị
thì
giữa
ở

ion
dạng
kim
loại
ion
Men+
kim
và
loại
ôxy
hóa
đủ
trị
mạnh
M3+/4+
để
giữ
chỉ
các
chiếm
ion
Men+
~
1/2
tại
vị
trí
các
bát
vị

1800
để
tạo
gốm
sứ
và
được
nghiên
cứu
rộng
rãi
vào
đầu
năm
1970.
Ngày
nay,
solloại
ion
như:
Li+,
o2',
F,...
dương
hợp
chất
cho
chủ
pin- khách
Liti

ion
bằng
phải
mô
thỏa
hình
mãn
sau:
các yêu cầu sau:
các tổ
họp
gồm
haikhí
mặt
(hkl)
khác
nhau.
loại
và
màng.
nhiệt
trong
không
trong
khoảng
nhiệt độ (300 -ỉ- 500) °c [4] sẽ chuyển thành cấu
Li
V0
(0
< trong

X
1)
MO
, cài
đường
rutil
méo
mạng
các
anion
ôxy
xếp
chặt,
thỏa
mãn
vềliti;
hệ
thức
bán
kính:
xcao
điện
thế
cao
3,9
V
[4]
2trong
nhưng

Côban
kim
loại
cóe(cp)
giá
thành
cao.
đó,
tìm
các
diện
trí
ừong
của
mạng
chúng
ôxy
ữong
xếp
Me068'/9\
chặt,
Các
sốlàđiện
ion
ion
Li+
Li+
có
với
thể

số
phối
vào
tríhầm,
các
4 hoặc
vịDo
trí6hòa
trống
vớiphải
ôxy
còn
cólạiliên
(gelOh
đựơc
ứng
dụng
rộng
rãi
khoa
học
đời
sống.
Chất
điện
ly
dạng
gel:
là
chất

ly
được
tạo
ra
bằng
cách
tan
muối
và
Năng
lượng
tự
do
phản
ứng
với
8a
—^
16c
—^
8a
Các
nghiệm
nhiễu
xạ
tia
khi
thực
hiện
được

tiến
hành
ữên
máy
Có thể
tạothực
màng
dày cung
cấp
trình
chống
sự văn
ăn
mòn.
Tích
trúc
Ỵ-LiFe02.
Ngoài
ra,
còn
cócho
cấuXquá
trúc
pha
p —^
vớiluận
các
kiểu
cấu
trúc

khác
nhau
là
Hơp chât
0,41
r02
0,71
Mo0
Li
(0
X
1)MO
,tạo
đường
hầm,
rutil
méo
1/2)
kết
mang
sẽ
là2 lớn
tính
nhất.
chất
Sự

ionthế
hình
nhiều
thành
hơn.
mạng
Ion
ôxy
Li+
xếp
với
chặt
kích
họ
thước
M06lý
vì
ion
có
khá
sự
lớn
quan
thể
kích
chất
khác
có
thể
thay

Co
có
rẻr Me/
hơn
vẫn
đảm
bảo
được
các+có
yêu
cầudịch
về
xMo0
2là
Quá
trình
sol-gel
một
quá
liênnhưng
quan
đến
hóa
của
sự tương
chuyển
đổi
một
dung
môi

trong
polymer
với
lượng
phân
tònghiệm
lớn
thành
gel.
Có
thể
kết
họp
một
lượng
lớn
liti;
Khách
nhiễu
xạ
tia
X
SIMENS
D-5005
tại
phòng
thí
Khoa
Vật
lý,

Trường
Đại
học
lốc.
+
+
Chú
•
Cố
thể
phun
phủ
lên
các
hình
dạng
phức
tạp.
đơn tà và hai pha tứ giác. Trật tự điện tích dương trong pha đơnChủ
tà đã được xác định
Mà
r02~
1,40
Ả,đặc
nên:
thước
chuyển
ion
từ
trong

vị
trí mạng:
bát
diện
của
Oh
ion
này
kim
sang
loại
vịdung
chuyển
trí
bát
tiếp
diện
M3+/
M4+
ữong
=Các
matrix
0,8
Ảdạng
/khác
rắn.
0,5
Ả,
Các
còn

vị
Mn0
Li
(0
X
1)
M0
,làOh
đường
hầm,
ramsdellite.
thế,thống
dung
lượng,...
đồng
thời
nâng
cao
chất
lượng
của
sản
chất
đãgel
và
vẫn
xMn0
6(cp)

2=
2 khi
hệ
từ
precursor
thành
pha
lỏng
dạng
soi
sau
đó
tạo
thành
pha
rắn
theo
Với
những
điểm
mỗi
dịch
điện
lykhác
cóphẩm.
các
ưu
điểm
nhau.
Không

thay
đổi
cấu
trúc
tích
thoát
ion
liti;
Khác
Thoát
Khoa
học
Tự
nhiên,
Đại
học
Quốc
gia
Hà
Nộ
Khi
xảy
ra
quá
trình
tích/thoát
ion
Li+
Có
thể

sản
xuất
được
những
sản
phẩm
có
độ
tình
khiết
cao.
nhưng trong
hai pha tứ giác lại chưa xác định được. Ký hiệu P’ được sử dụng cho
2
của
trí
ữống
ion
o2hdành
làchung,
cho
Ả.ion
ion
Li+
được
trúc
thành
các
kênh
dẫn.

Năng
lượng
dùng
0,
57
Âkiến
rMe
<
0,99
(1.6)
đang
được
áp1,4
dụng
làliti
Fe,
Mn,...
có
thể
thay
thế
cho
một
phần
Coổnphương
hay
thay
thế
Ru0

Li
Ru0
(0
X
<
1)
MO
,Ảmàng
đường
hầm,
rutil
mô
hình
precursor
—►
sol
—►
gel.
Quá
trình
phủ
vật
liệu
bằng
pháp
e(cp)
2Ni,
Nhưng
nói

các
dung
dịch
này
phải
có
khả
năng
dẫn
ion
tốt,
độ
định
cao,
ít
Hệ
số
khuếch
tán
lớn,
dẫn
điện
2.2.2.
Kính hiển
vixhiệu
điện
tử
quét
(SEM)
trong

X-Mn02,
đồng
thời
electron
cũng
được
Là
phương
pháp
quả,
đơn
giản
để
sần
xuất
màng
cố
chất
lượng
cao.
u,
Mn;o
pha
đơn
tàthấy
còn
các
ký
hiệu
p*

và
P”
được
sử
dụng
tương
ứng
cho
hai
pha
có điều
cấu
mHoiAh/gj
để
thực
Như
hiện
vậy,
sựbởi
tỷ
dịch
số
bán
chuyển
kính
này
của
có
M/O
thể

tò
ữong
năng
liên
lượng
kết
phối
dao
trí
bát
của
diện
thỏa
anion
mãn
ôxy.
Ta
nhiều
ion
với
cặp
chuyển
đổi
hóa
trị
III
và động
IV
có
giá

trị
bán
kính
ion
hoàn
toàn
Co
ừên.
Các
chất
LiCo!.xNx0
(N
=
Ni,mạng
Fe,
Mn,...)
đạt
CrO
Li
Cr0
(0
<điện
X
0,2)
M0
, đường
rutil
sol-gel
các

bước
sau:
2hầm,
chịu
ảnh
của
môi
trường
như
độhọp
ẩm,
hơi
nước,
không
khí.
Không
tan
z hưởng
trong
dung
xcác
dịch
ly;
6(cp)
2chất
liCnO.
íl
Ký
hiệu:
9

chỉ
phần
tử
là
ion
hoặc
phân
tô
khách.
Đây
là
phương
pháp
tốt
để
nghiên
cứu
các
đặc
điểm
bề
mặt
của
vật
liệu
dựa
vào/ra
để
đảm
bảo

tính
trung
hòa
về
điện.
Nhược
điểm
của
phương
pháp
Soỉ-gel:
WmAVji
trúc
tứ
giác
nhưng
khác
nhau
tỉ số
c/a.
Nói
chung,
các
pha
a,
p*
p\trúc
vảchuyển
P”
đều

lả cài
kiện
Các
để
vật
tạo
liệu
mạng
có
cấu
ôxy
trúc
xếp
hình
chặt
học
như
Ả
: vậy
0,71
là
Ả).
vật
Các
ion
có
kim
cấu
loại
lóp,

kênh
tiếp
như:
nằm
trong
khoảng
này.
Dạng
là
tối
ưu
cho
ca-tốt
vì
có
khả
năng
ion
dung
lượng
tương
đối
mAh/g
so
với
155
mAh/g
của
L1C0O2
[4]

nhưng
lại
2 không
Bước
1:
hạt
keo
mong
muốn
từ
các
phân
tử
phù
precursor
phân
tánđược
vào
Co0
(0phản
<220
XMe0
<(0,14
1)
M0
, liệu
xen
lớp
Hiện
nay,

trong
lĩnh
vực
chế
tạo
pin
Li-ion
dung
dịch
điện
ly
thường
được
sử
Được
chế
tạo
từLi
các
chất
ứng
đắt
tiền;
xCo0
6(cp)huyền
2 Các
2cao
50
100
150

2M
chỉ
vị
trí
trống
ttong
cấu
trúc
chủ.
trên
nguyên
tắc
tạo
ảnh
tò
các
điện
tử
phát
xạ
thứ
cấp
khi
quét
một
chùm
điện
tử
được
Quá

trình
ion
Li+
tích
vào
X-Mn02,
thì:
Sự liên kết trong màng yếu.
Dung
lu-ffiig
riêng
(inAh/g)
biến
thể
của
LiFe02.
Dung
ki-'cmc]
riêng
giữ
LiNi02,
chặt
LiCo02,
ữong
liên
LiMn
kết
M-O
ởX
vị

trí
bát
diện.
Ngược
lạiion
các
ion
Li+
khi
được
vào
204.
Li+
là
nhất.
Quá
trình
giáng
hóa
trịM0
của
các
Me4+
<-»tượng
Me3+
tạicài
các
vị
có
trung

bình
thấp
hơn
(3,75
V).
một
chất
lỏng
để
tạo
nên
một
hệ
soi.
dụng
ởlớn
dạng
lỏng,
gel.
Đối
với
chất
điện
ly
dạng
đây
là điểm
đối
đang
được

Giá
thành
nìo
tổng
họp
Li
Ni0
1)
,rắn,
xen
lớp
6(cp)
2thế
2 (0
*thấp.
chỉ
chiều
(tích/thoát)
của
ion.
về
nguyên
tắc,
sự
vào/ra
txtrường
giađiện
tốc

điện
có
cường
độ
lớn
và
hội
tụ
thành
một
trên
bề
mặt
mẫu.
Mn4+
+
e
—»
Mn3+
-trong
Quá
trình
ion
Li+
thoát
khỏi
Ầ-Mn02,
thì:
Qh
Độ

chống
mài
mòn
yếu.
[mAh/g:
1.3.2.3.
Cấu
trúc
của
vật
liệu
LiMn
20đây
4 ứng:
với
kích
Trong
thước
nhiều
ion
~a)
nghiên
0,9
Â
cứu
(ở
sốvật
gần
phối
trítạo

chỉ
6)cứu
racác
~cho
0,73
thấy
Ả
(ở
rằng:
số
phối
các
trí
vật
4),
liệu
bao
LiNi02,
quanh
trí
bát
diện
được
đặc
trưng
bằng
phản
Họp
chất
LiMn

cũng
được
nghiên
do
có
giá
thành
rẻ,
trung
bình
cao,
Bước
2:
Sự
lắng
đọng
dịch
soi
ravà
lớp
phủ
trên
đếthế
bằng
cách
phun,
b)
quan
tâm
nghiên

cứu
nhằm
mục
đích
thay
thế
các
chất
điện
lychùm
thông
thường
kể
trên
20
4 dung
1.3.2.
Đặc
trưng
cẩu
trúc
cửa
liệu
điện
cực
ca-tổt
của
các
phần
tò

khách
trong
cấu
trúc
chủ
là
không
tự
xảy
ra.
Thật
vậy,
ngay
cả
Độ phân
giải
của
ảnh
SEM
phụ
thuộc
vào
khả
năng
hội
tụ
của
điện
tử,
chùm

tia
4
3
Rất
khótiểu
để
điều
khiển
xốp.
Mn3+eđộ—>■
Mn4+
Me
+Og~
+e~
<=>
Me
+Og~
(1.7)
Trong
số
vật
liệu
ca-tốt
có
điện
áp
hở
các
LÌC0O2
ion

ôxy
thường
chiếm
nhả
các
khí
vị
khi
trí
trống
được
bát
nạp
diện
đầy.
còn
Điều
lại.
này
Nhờ
dẫn
dao
tới
động
việc
mạng
phá
hỏng
lưới
và

các
thăng
điện
có
thể
hoạt
động
ởgiải
nhiệt
độ
cao
so
với
họp
chất
khác
(xem
bảng
1.2),
tuy
nhiên
nhúng,
quay.
Hình
1.7:
Đặc
trưng
thể
và
dung

lượng
của
một
sổ
điện
cực
dương
trong
quả
và
bước
đầu
đã
được
ứng
dụng
công
trong
thực
tế.liệu
Tùy
thuộc
vào
sựcũng
sắp
xếp
của
cáccác
ion
dương

mà
các
vật
liệu
điện
dương
1.3.2.2.
Họ
vật
liệu
ca-tổt
LỈM0
khi
tiểu
phần
tòkhi
là
ion
có2thành
kích
thước
đáng
kể,vật
hơn
nữa
mang
điện
tích
nên
càng

nhỏ
độ
phân
càng
cao.
Ởcao.
những
máy
hiển
vi
điện
tửlạihiện
đại
độcực
phân
giải
Dễ
bị
rạn
nứt
xử
lí
ở
nhiệt
độ
Bát
diện
của
các
anion

ôxy
có
chứa
ion
Khi
nhận
một
electron,
kích
thước
ion
kim
loại
sẽ
tăng
lên.
Nếu
sự
tăng
kích
mạch
cao
so
với
Li
gồm
có
LÌC0O2
(4,2V
sohoá

với
cực
làm
liên
giảm
kết
của
tuổi
ion
thọ
o2'
của
do
pin.
các
Ngoài
ionpolymer
kim
racủa
loại
vật
chuyển
liệu
LÌC0O2,
tiếp
nhận
electron,
còn
có
nên

giá
ionthành
Li+
2đặc
hợp
Bước
chất
3:mặt
Các
này
hạt
lại
có
trong
dung
hệ
lượng
soi
được
thấp
chỉ
khoảng
thông
120
mAh/g.
qua
sựLiNi0
Thế
loại
bỏ

các
trưng
thành
và
dung
phần
1.3. giáng
Đặc
trưng
cấu
trúc,
tính
chất
điện
vật
liệu
điện
cực
ca-tốt
cho
thấy
chúng
có
trình
nạp
cấu
(a)
trúc
và
phỏng

khác
nhau.
(b)
đầu
tiên
độ
C/20)
[4].
Các
hợp
chất
LiM0
=trống,
V,hóa
Ni,
Co,
Cr)
và(tốc
khi
có
trong
ônhiều
trống
(vị
trí
đường
hầm,
kênh,
lớp,...)
có

thể
dẫn
đến
2 (M
có thể
đạt
30
Ả.
Ngoài
việc
nghiên
cứu
các
đặc
trưng
bềxen
mặt,
ảnh
SEM
còn
có
thể
Chi
phí
cao
đối
với
những
vật
liệu

thô.
Mn4+
có
tính
đối
xứng
cao
hơn
so
vói
bát
diện
thước
Ar
nàychuyển
quá
lớn,
cấu
trúc
matrix
sẽvị2bị
phá
vỡ.đối
Cácvới
ôxit
của kim
loại
Mn,
Ni,M0
Co,2

có
cao,
thể
có
dịch
dung
lượng
từ
phụ
vị
thuộc
trí
này
vào
sang
nhiệt
độ.
trí
khác.
Còn
Hơn
thế
LiMn
nữa
các
0
ít
vị
được
trí

trống
quan
tâm
Li)
LixNiC>2
(4,
IV
so
với
Li)
và
LiMn
0
(4,4V
2
4
4
ổn
hệhóa
và
tạo
ra
hệchất
geldioxit
ở
ừạng
thái
là
một
mạng

liên
tục.
lượng
của
một
sốchung
họp
L1C0O2,
LiMn
và
LiNio
được
ra ưênhình
1.3.1.
Đặc
điểm
1.3.2.1.
Họ
vật
liệu
ca-tổt
kim
loại
chuyển
tiếp
MO2
204 ở
8Co
0 2O2
LiCo!.xNix0

có
cấu
trúc
dạng
lớp,
trong
đómức
cáclưới
tương
tác
thay
đổi
liên
kết
mạng
lưới
độ
nhiễu
loạn.
Tuyđưa
nhiên,
đặc thù
2 trị,
chođịnh
tahụt
các
thông
tin
về
kích

thước
hạt
và
sự
phân
bố
của
chúng.
Hao
nhiều
trong
quá
trình
tạo
màng.
có
chứa
ion
Mn3+.
Do
các
ion
Mn4+
nhận
1.3,4.
Khái
quát
về
cấu
trúc

tỗi 10%
ưu
cho
vệt
liệu
ca-tất
tích
thoát
ion
Lthóa trị m và IV
Cr,
Fe
có
Ar
nằm
trong
khoảng
-T
20%,
các
ion
này
ở
trạng
thái
được
trước
nối
đây
với

do
có
nhau
dung
bằng
lượng
các
đường
lý
thuyết
hầm,
thấp
kênh
hơn
nhờ
so
với
vậy
hai
sự
vật
khuếch
liệu
trên.
tán
và
Mặc
tích
dù
tụvôvậy,

các
so
với
Li),
thì
vật
liệu
spinel
LiMn
0
ngày
càng
2
4
Bước
4:
Cuối
cùng
là
quá
trình
líkim
nhiệt
phân
các
thành
phần
hữu
cơ,
cơ

1.7. hợp
Pin
ion
liti
(Li-ion)
bao
gồm
pin
sử
dụng
các
hợp
chất
có
thểliệu
tiêm/thoát
ion
Vật
liệu
ca-tốt
dioxit
M0
của
loại
chuyển
tiếp
hóa
trị
4+/3+
thuộc

vật
2 xử
nguyên
tửchất
Co,cài
Ni
trung
ởtrúc
các
vịcác
trínhiệt
hốc
bát
diện
làtập
dưới
tác
dụng
của
gradient
thế
hóa
học,
thế
điện
hóa,
quáhọ
trình
Để
nghiên

cứu
vi
cấu
cũng
như
ước
tính
kích
thước
hạt
vật
bột,
chúng
2.2. của
Các
phương
pháp
nghỉên
cứu
Mạng
anion
ôxy
MeOg
cố
cấu
trúc
lập
phương
xếp
chặt,

Me
là
ký
hỉệu
cho
electron
để
ữở
thành
ion
Mn3+,
đã
làm
tăng
bán
có bán
kính
ion
nằm
trong
khoảng
(0,5
0,8)vìẢgiá
thỏa
mãnrẻ,
về không
điều kiện
bán
ion
gần

Li+
đây
trong
ta
lại
rắn
quan
được
tâm
thực
nhiều
hiện.
về
vật
liệu
này
thành
độc
hại,
được
chú
ýtạo
đểmạng
vào
chế
tạo
pin
Li-ion
đặc
còn

lại
và
nên
một
màng
tinh
thể
vô
định
hình.
Như
vậy,
mỗi
họp
chất
đều
có
các
ưu
và
nhược
điểm
khác
nhau.
họp
chất
liti
(Li+)
vào/ra
vật

liệu
làm
điện
cực
ca-tốt
điện
cực
a-nốt.
Khi
hoạt
động
liệu
mà
tangười
đã
kýđưa
hiệu
khái
quát
MX
(M
làvì
kim
loại
chuyển
tiếp,
Xchậm
làpin
oCác
hoặc

S)
vật
2hay
trong
mạng
ôxy.
Các
nguyên
tử
liti
nằm
ởlàvà
vị
tríquét
tích/thoát
ion
vào
mạng
rắn
(cũng
có
thể
gọi
khuếch
tán)
diễn
ra
nên
không
tôi

đã
tiến
hành
chụp
ảnh
SEM
trên
hiển
vi
điện
tử
Nova
NanoSEM
450
FEI
đặt
2.2.1.
Kỹ
thuật
phân
tích
cẩu
trúc
bằng
phổ
nhiễu
xạ
tia
X
ion

kim
loại.
Theo
mô
hình
quả
cầu
cứng,
mạng
anion
ôxy
lập
phương
xếp
chặt
kính
của
ion
Mn3+,
trong
trường
họp
này
các
kính (1.6),
vímạng
dụkhá
như
ôxit
Mn02.

thân
thiện
Trong
môi
trường
rắn
của
và
hơn
vật
liệu
thế
cài
nữa
hệ
các
số
nghiên
khếch
tán
cứu
của
cũng
Li+
đã
(DLi+
chỉ
ra
)
cho

được
thấy
xác
dung
định
tính
kỹ
thuật
thuận
lợi
như
giá
thành
rẻ,
LÌMJ1;0.
về
cơ
chế
hoá
học,
quá
trình
sol-gel
hình
thành
với
2
dạng
phản
ứng

chính
là
(phóng/nạp),
các
Li+
trao
đổi
giữa
các
điện
cực
dương
và
điện
cực
âm.
Loại
pin
LiCoi_xNix0
(xTrường
=ion
0,1;
0,2;
0,3;
0,5)
được
nghiên
cứu
ứng
dụng

nhiều
hơn
do
liệu
MO2
có
quan
trọng
hơn
so
với
vật
liệu
chalcogenit
MS
vìgia
dễ
tổng
hợp
2tầm
2như
không
gian
các
lớp
ôxy
(Hình
1.4).
Các
họp

có
phá
vỡgiữa
cấu
trúc.
Do
đó,
quá
trình
cài/khử
cài
có
thể
xem
điHà
quaNội.
mộtcảhơn,
loạt
tại sự
Khoa
Vật
lý,
Đại
học
Khoa
học
Tự
nhiên,
Đạivà
học

Quốc
Phép
phân
tích
nhiễu
xạ
tia
X
đã
được
sử
dựng
rộng
rãi
để
tìm
hiểu
cấu
(cubic-close
packed
ccp)
bền
vững
hơn
mạng
anion
ôxy
6
phương
xếp

chặt
anion
ôxy
trong
bát
diện
chứa
Mn3+
thay
đổi
10
Yêu
cầu
vớidù
vật
liệu
dùng
nguồn
điện,
đó
là nhiều
quá
trình
tích/thoát
ion13
tùy
lượng
thuộc
thực
vào

tếmặc
đạt
chế
được
độ
điện
ởnguyên
cảca-tốt
hóa
ba50%)
vật
và
liệu
hệ cho
số
làcócó
khác
cài
X,nhau
nằm
không
ữong
khoảng
vàtụion
10'
tùy
thuộc
đến
10'
vào

không
độc,
dung
lượng
riêng
thấp
phản
ứng
thủy
phân
và
phản
ứng
ngưng
tụ
bao
gồm
phản
ứng
ngưng
rượu
và
phản
này
hoạt
động
dựa
trên
lý
“ghế

xích
đu”
(rocking-chair),
các
Li+
“đung
có
thể
tích
phân
tử
nhỏ
hơn
(~
do
đó
dung
lượng
tích
trữ
trên
đơn
vị
thể
tích
các
họp
chất
này
thay

thế
được
một
phần
Co
mà
vẫn
đảm
bảo
được
chất
lượng
và
các
chất
LiM0
đều
có
cấu
trúc
trực
thoi
R3m
thuộc
các trạng
thái
cân
bằng.
2
2.2.3.

Phương
pháp
đo
điện
hóa
trúc
của
vật
liệu
khác
nhau.
Tán
xạ
tía
X
từlàm
một
tinh
thể
thểcó
được
mô
(hexagonal
- loại
close
packed
- công
hcp).
Theo
đó,tượng

các
ion
kim
loại
Men+
phân
bố
kích
và
định
hướng
trên
trục
z, số
hiện
2 thước
_1các
Hình
1.4:
Cấu
trúc
Li+
xảy
ratổng
một
cách
thuận
nghịch
qua
nhiều

chu
kỳcực.
việc,
tức
làcóđược
phải
sự
cm
điều
.giäy
kiện
[2].
Bảng
hợp
cũng
1.1
trình
như
bày
một
nghệ
chế
oxit
tạo
kim
điện
loại
chuyển
tiếp
đặc

trưng
có
thểbền
sử
hơn
so
với
hai
vật
liệu
đầu.
Có
nhiều
con
đường
ứng
ngưng
tụ
nước.
Diễn
biến
quá
trình
phủ
màng
có
thể
mô
tả
như

trên
hình
2.1.
đưa”
qua
lại
giữa
các
điện
cực
dương
và
điện
cực
âm
khi
pin
nạp
và
phóng
điện.
Vật
lớn
hơn.
yêu
cầu
đối
với
các
vật

liệu
sử
dụng
làm
điện
cực
dương.
nhóm không
gian
Pmnm
[5],[4].
Các
vật liệu
nàyrấtcóhữu hiệu
Hợp
chất
Hình
1.5:
Minh
họa
hiệu
Phương
pháp
đo
điện
hóa
là
phương
pháp
để

khảo
sát
các
quá
trình
mạng
tình
thể
của
tả
theo
định
luật
phản
xạ
Bragg
từ
một
tập
hợp
các
mặt
phẳng
mạng
theo
ở
vị
trí
bát
diện

Oh
(Octahedron)
trong
mạng
xếp
chặt
của
các
anion
ôxy
cồn
này
được
làliệu
hiệu
ứngcài
méo
cấu
trúc
Jahncấutổng
trúc
của
mạng
anion
ôxy
sự trở
dịch
chuyển
thiểu
củaquan

các tâm
cation
kim cứu
loại
dụng
như
Vìhợp
vậy,
làgọi
vật
vật
liệu
ca-tốt
LiMn
0ion.
đang
thành
đối tối
tượng
được
nghiên
4 và
để
vật
liệu
LiMn
bột:
20
42dạng
liệu

dùng
làm
điện
cực
dương
là
các
ôxít
kim
liti
dạng
L1MO2
trong
đó
M
là các
Quá
trinh
tích
thoát
điện
hóa
ion
+ loại
trong
cấu
trúc
biểu
diễn
bởi

2 được
khả
năng
thực
hiện
quá
trình
hấp
thụ
vàLi
giải
phóng
LiMn
được
đề
xuất
sử
dụng
cho
nguồn
điện
liti
bởi
B.
Steele
vàM0
M.
Armnd
vào
những

204.
ứng
méo
cấu
trúc
Jahn
-T
điện
hóa
xảy
ra
trên
các
điện
cực.
Trong
trường
hợp
này
là
các
quá
trình
tích/thoát
LiCoO;
phương
trình:
các
ion
Li+

có
thể
được
cài
vào
ở
các
vị
trí
bát
diện
Oh
và
tứ
diện
Teller
(Hình
1.6).
Hiệu
ứng
méo
cấu
trúc
xảy
ra
Men+
trong
mạng
anion
ôxy.

nhiều
Trong
hiện
nay.
số
các
Nhiều
vật
nghiên
liệu
M02,
cứu
đang
dioxit
tập
mangan
trung
vào
Mn0
việc
được
cải
tiến
chú
công
ý
đặc
nghệ
biệt
chế

vì
giá
tạo
2
Tổng
họp
bằng
phản
ứng
pha
rắn Ni,
nhiệt
độ làm
cao
giữa
hỗn chất
hợp LÌ2CO3
và
Mnơ
2 trong
kim
loại
chuyển
tiếp
như
Fe,
Co,
Mn,...
hay
các

hợp
thay
một
phần
cho
phương
trình:
ion
do
vậy
đã
và
đang
được
sử
dụng
điện
năm
1973
[2],
[4].
Ngày
nay
các
vật
liệu cài
đã
trở
thành
một

họ thế
vật
liệu
điện
cực
Teller
của liti,
ion
Li+
cũng
như
quá
trình
phóng/nạp
xảy
raOh
trong
các
pin
ion.
Cácn.
phép
đonăng
điện
2dWd.sinG
=
A.
(Tetrahedron).
Tuy
nhiên,

khi
cài
vào
vị
trí
sẽ
thuận
lợi
hơn
về
mặt
càng
tăng
khi
ion
Li+
được
cài
vào
càng
nhiều,
nguyên
vật
liệu,
vật
cũng
liệu
như
thấp
tiến

và
hành
ít
độc
pha
hại
các
so
vói
tạp
một
chất
số
khác
vật
nhau
liệu
có
nhằm
Hình
tính
nâng
1.3:
chất
Cấu
điện
cao
trúc
hiệu
hóa

mạng
tốt
suất
như
và
môi
trường
khíkim
quyển.
>
nhau
giữa
các
loại
M.
Vật
liệu
điện
cực
dương
điển
hình
là
các
ôxit
cực
dương
cho
pin
nạp

lại
Li-ion.
quan
trọngthực
trong
xu trên
thế thay
điện
cựchóa
liti AutoLab
kim loại
để
chế tạo
Li-ion.
U++e“+J
~~~
LiMn0
(1.4)
2 nguồn điện mới
hóa được
hiện
thiết
bị điện
Model
PGSTAT302N,
tại phòng
lượng
liên
kết.
tỷ

số2 và
Mn3+/
Mn4+
Thoát
ztinh thể của LiCo02■
Ni0
dung
lượng
Co02.
của
điệncàng
cực.tăng.
(2.1 )
o <:

•


27
26
23
29
31
28
30
32 24
25

Tương
tự

khối
lượng
Mn
trong
5X-Ray
gam
vật
liệu
LiMn
0mặt
là:
PVDF
và
10%
axetylen
black,
hòa
tan
ữong
dung
môi
DMF
Dimethyl
Bảng
3.1:
Các
đỉnh
nhiễu
xạQUẢ
tương

ứng
với
phản
Vật lý+Hình
chất
rắn
nâng
cao
trường
Đại
học
Sư
phạm
Hà
Nội
2.tà
Hình
2.2
làliệu
sơ
đồ
nguyên
3.3
cho
thấy
ảnh
SEM
của
các
mẫu

bột
LiMn
được
ủ(N-N
ởxạ.
các
nhiệt
độTại
Chương
3 cực
KẾT
VÀ
THẢO
LUẬN
220
44các
Vật
Điện
liệu
thế
tích/thoát
đặt
lên
điện
ion
LiMn204
nghiên
cứu
được
có

chế
dạng
tạo
xung
tam
vật
giác
(Hình
nguồn
2.3).
có
độ
Formamide)
được
khuấy
đều
máy
khuấy
tòthế
ở48,1
nhiệt
độ
khoảng
50°c
để
nhận
__________54,938x2___________
'ílàm
lý
hệ

điện
hóa
PGSTAT302N.
Trong
đó:
(1)
-°cWE
là=tính
điện
cực
việc,liệu
18,4
36,0
44,2
58,2
64,0
67,0
khác
nhau:
500°c
3.3a),
60037,9
°c
(Hình
3.3b),
700
(Hình
3.3c),
800°c
(Hình

sạch
thời
điểm
cao
là
tị Li(CH3C00).2H20
=AutoLab
0(Hình
có điện
thếbằng
Vi
đặt
và
trước.
Mn(CH3C00)2.4H20.
Điện
tăng
tuyến
Qui
trình
theo
chế
thời
tạo
gian
vật
đến
m,Mn
trong
iiMn2o4

938
x
2)
+
(15,999
X
4)x
~
’
3°
1°
9° 939 + (54j °
9°
7°
3°
°
hỗn
hợp
sệt,
sau
đónó
hỗn
họp
được
trải
phủ
lên
đếS0
điện
cực

là
lưới
nhôm.
Các
3.1. được
Đặc
trưng
cấu
trúc
của
vật
liệu
LÌM112O4
trong
tất
cả
các
trường
hợp
chính
là
điện
cực
cần
sát;
RE
là chúng
điện
cực
sođầu

3.3d)
vàđiểm
900°c
(Hình
3.3e),
trong
không
khí,
trong
5khảo
giờ.
Từ
ảnh
SEM
ta
có
Mặt
phản
xạ
(111
(311
(222
(400
(331
(511
(440
(531
LiMn204
được
thực

hiện
theo
các
bước
mô
tả
trong
đồ(2)hình
2.4:
thời
tbsền
có
giá
trị
điện
thế
Vb
sau
đó
điện
thế
giảm
tuyến
tính
về
giá
trị
ban
)
)

)
)
)
)
)
)
Lượng
Mn(CH
C00)
.4H20
cần
thiếtLilà:
3được
điện
cực
sau
khi
phủ
khô
tự
nhiên
ữong
12được
giờ,
sau
đósát
sấybằng
khôphương
ởđược
80°c

ừong
trúc
tính
các
phẩm
chế
khảo
phép
đo
phổ
sánh
LiCấu
kim
loại;
(3)CEcủa
là2để
điện
cực
đối
kimtạo
loại.
Khi
làm
việc
với
pháp
thểVị.
nhận
thấy,
khi

ủ ởthể
các
nhiệt
độsản
500
700°c,
vật
liệu
bột
nhận
gồm
3,0384x245,086
không
khí
trong
2tên
giờ,
cuối
cùng
được
ép
dưới
suất
500
MPa
và
sấy
ữong
lòđổi
ở giá

Để
tính
hằng
sốcầu
mạng
của
tinh
thể,
chúng
tôiáp
sử
dụng
công
thức:
nhiễu
Xmũi
(XRD).
cấu
trúc
vi
mô
của
vật
liệu
bột
được
đánh
giá
bằng
kính

hiển
vi
đo
cáchai
hạtxạ
điện
cótía
dạng
cực
thì
hình
điện
cực
liên
RE
kết
và
lỏng
CE
được
lẻo
với
nối
nhau.
vói
nhau.
Kích
thước
hạt
vật

liệu
thay
Các
chỉ
các
hành
vi
thuận,
tốc
quét
điện
thế
(mV/s),
có
= 13,5549
(g)
m Mn(CH3CC)0)2.4H20 nghịch. Vận
54,938
120°c
trong
4 giờ.
Các
điện
cực
sau
đó2 nghịch.
được
để khảo
sát các
trình

điện
quét
(SEM).
rõ rệt
khi
được
ủtrong
nhiệt
ở các
nhiệt
khác
nhau. sử
Валdụng
đầu khi
tăng nhiệt
độ quá
từ 500
-Г
1độ
trịtửbằng
nhau
cả
hành
trình
thuận
a +b2+c2 Đối với vật liệu nghiên cứu là vật liệu
Khuấy
trộn
vật
liệu

tích/thoát
ion
Li+.
Vật
liệu
LiMn
tạokhông
bằng
phương
Sol-gel
trinh
được
trình có
700°c,
kích
thước
giá
trị
khoảng
80 quy
-Г
khi
được
20tăng
4 chế
tích/thoát
ion
thìhạttốc
độ tuy
quét

thế
5 -í- có
50pháp
mV/s.
Vùngtheo
điện
thế100
Vi nm
- vb
là vùng
hklcỡnhiều
Công
đoạn
này
cóủýtăng
nghĩa
quan
trọng
trong
việc
tạotăng
ra sự
đồng
nhất
củathúc
vật
bày
trong
mục
2.3.1.

Hình
3.1 từ
cho
thấy
giản
đồđộng
XRD
qua
bột
của
vậtđã
liệu
chế
tạo
Nếu
chọn
mặt
(111)
thì:
ủ ởquá
700°c.
Khi
nhiệt
độ
700
-Т
900°c,
học
trưởng
được

trình
tích/thoát
quan
tâm.
liệu.
ÍTnhư
s vậy
được
khi
ủhình
nhiệt
ởquét
500°c
trong
5hhay
trong
không
Nhận
thấyhơn
hầu
các
sản
đẩy vàsau
các
hạtthuật
cầu
kết 1tụ
được
thay
đổi khí.

thành
hạt lớn
rõhết
rệt,
có thuận)
giá
Kỹ
CY
vòng
hướng
a-nốt
(hành
trình
' đơn—vòng\ ~2
~đa ~~
=>atheo
- v3diii
lm
V
a
a
Dung
dịch300
PAA
(axit
acrylic)
đãvới
được
dụng
một táchạt

nhân
tạo đối
phức
trong
việc
phẩm
trung
gian
đãkhi
biến
tri cỡ
150
nm
ủ ởmất.
800°c
sự sử
phân
bố như
kích
tương
hẹp.
hoặc
ca-tốt
(hành
tình
nghịch)
nhằm
nghiên
cứu thước
hành vi làm

việc của
vậtKhi
liệuủ ở
điện
ÍỊ)|~Ì?Ĩ.
:Ä|
AutoLab.
Computer
tạo
ra
gel.
Vật
liệu
được
khuấy
trộn
bằng
máy
khuấy
từ
trong
thời
gian
2
giờ.
PGSTAT3
nhiệt
ta quá
quan
sát4,747

thấy
kích
hạtđặc
đột
ngột
tăng
mạnh
khoảng
cựcđộvà900°c,
động chúng
học của
trinh
điệnẢ
hóa.
Vontrên
- Ampe
thu
được là
dm=
=> thước
aĐường
= 8,2220
Ảtuyến
Kết quả
cholên
thấy,
02N
Thêm
axỉtnỉtric
(HN03)

700một
nm
đến
>1000
được
sắp
xếp
dày
đặc.
Đây
làthư
kích
thước
(hạt trên
tổngđường
thể). cong
thông
sốdạng
mạng
hoànnm
toàn
phù
họp
với
dữ hoàn.
liệu trong
viện
(a
8,2476
Ả).

đường
cong
phân
cực
tuần
Sự xuất
hiện
các=hạt
“peak”
2 theta
Axit
nitric
được
từ từ
thêmSol-gel,
vào dung
dịchtôi
này với
khuấy
liên tục
cho vật
đến liệu
khi
Hình
Sơ
nguyên
lýchúng
hệAutoLab
PGSTAT302N.
Vậy,

bằng
phương
pháp
chế
tạo
thành
mô
tả 2.2:
giản
đồ đồ
nhiễu
(độ)
tia
X
qua
bộtđãcủa
các
mẫu
LiMn
khi ủQuá
do Hình
xảy ra3.2
quá
trình
tích/thoát
củaxạion
Li+
tại các
điện
thế

làm
việccông
tương
204 sauứng.
đạt
được
độ5dạng
pH
Dung
dịch
khuấy
cho
đến
khi-rthu
đượcTừ
một
sol đồ
trong
suốt.
LiMn
có
pha,
có
trúc
tinh
thể
phương,
thuộc
nhóm
không

gian
204Phương
2.2.3.1.
pháp
phổ
điện
thể
quét
vòng
nhiệt
trong
giờ1-3.
ởđơn
các
nhiệt
độ
khác
nhau
từ
500
giản
XRD
này
trình
tích/thoát
sẽ
có
hành
vicấu
thuận

nghịch
khilập
cấu900°c.
trúc của
vật
liệu
ổn
định
sốnhận
chu kỳ
Hình
3.2:
Giản
đồ
nhiễu
xạ
tia
X
của
vật
liệu
LỈMn
0
ủ
nhiệt
trong
5
giờ:
a)
500

°C;
Gia
nhiệt
và
ủ
nhiệt
2
4
Fd3m,
có
đồng
nhất
cao
có
kích
thước
hạt
nanomét
có thể
thay
nhờ
ủcác
ở
thấy,
vị
tríđộ
các
đỉnh
nhiễu
xạvàthế

đặc
trưng
cho
pha
LiMn
thay
đổi,đổingoài
Phương
pháp
phổ
điện
vòng
(Cyclic
Voltammetry
potentiostatic
- CV)
204 không
tích/thoát
càng
nhiều,
chứng
tỏquét
cấu
trúc
của
vậtcỡ
liệu
càng
bền.
b)

600
°C;dụng
c)
700
°C;
°c
vàcứu
e) 900
°c.đỉnh
Ta
tiến
hành
gia
nhiệt
ởpha
nhiệt
độ
từ d)
70
-r
80
°c
trong
thời
gian
12
giờ
đểNhư
tiếp
cácmột

nhiệt
độPhương
nhau.
đỉnh
nhiễu
xạkhác
đặc
trưng
cho
LiMn
xuất
hiện
nào
khác.
là
phương
pháp
được
sử
phổ
biến
để800
nghiên
cáccác
quá
trình
điện
hoá
xảy
204 không

2.2.3.2.
pháp
dòng
không
đổi
tụcgiữa
loại
bỏphương
nước.
Tiền
gel
thu
được
được
phân vật
hủyliệu
ở 300°c
trong
lh và
sautrên
đó
3.2. Tính
chất
điện
hóa
và thân
tích
thoát
ion
của

vậy,
bằng
pháp
sol-gel
có
thể
chế
tạo
được
LiMn
04 trí
hoàn
toàn
ra
bề
mặt
của
điện
cực
và
chất
điện
ly.
Trong
phương
pháp
điện
thế
2này
Việc

tính
toán
được
thực
hiện
đối
vớiLiMn204
tám
đỉnh nhiễu
xạnhằm
ở cácnghiên
vị
ứng
với
góc
Kỹ
thuật
dòng
không
đổi
(Chrono
potentiometry)
cứu
khảđơn
năng
để loại
bỏ
hàmđổi
lượng
hữu

cơchỉ
tiếp
tục
ủđược
nhiệt
ở các
nhiệt
độ
500
-rtốc
900°c
trong
5phổ
giờ
Tính
điện
của
vật
liệu
nghiên
qua
việc
khảo
sátnhiễu
pha.
Khi
thay
nhiệt
độ
ủlại

làm
thay
đổi
cường
độ
vàthông
độ
rộng
của
các
đỉnh
điện
cực
được
quét
đi hóa
quét
trong
một
dải
điện
thế
nhất
định
vói
độ
quét
không
nhiễu
xạ

20chất
=ion
18,43°;
20
=
36,01°;
20
=liệu
44,2°;
=cứu
64,03°.
Kết
quả
tính
toán
được
tích/thoát
khách
vào/ra
khỏi
vật
chủ
thông
qua
hành
vi
Hình
2.4:
Quy
trình

chế
tạo20
vật
liệu
LiMn
20
4 điện hóa ta đặt dòng
ữong
không
khí
và thu
được
bộtcực
đanét
tinh
thểtrữ
spinel
LiMn
204.
xạ.
điệnđiện
Các
đỉnh
quét
nhiễu
vòng
xạ
(CV),
trở
nên

khả
sắc
năng
tích
hơn,
rộng
cácta
được
đỉnh
khảo
nhiễu
sát
xạ2thuộc
giảm
phép
theo
đo
đổi
vàthế
khi
đó
dòng
qua
điện
tương
liệt
kê
trong
bảng
Nhận

thấy,
thước
tính
thể
vật
liệu
0bằng
dần
khi
qua
đo3.2.
cố
định,
khi
đókích
thiết
bịđộ
đoion
sẽ Li+
cho
biết
sựLiMn
phụ
của
thếkhi
điện
4 tăng
Chuẩn
bị mẫu
vật ỉìệu

2.3.2.
Chế
tạo
điện
cực
ca-tổt
LỈMn204
nhiệt
độvào
tăng.
Điều
đó
chứng
tỏkích
kích
thước
hạt
thể
tăng
khi
nhiệt
ủ tăng.
phương
pháp
dòng
không
đổi
trên
cơ
sở

mẫu
đo
3tinh
điện
cực
gồm
điện
cựcđộnạp
làm
việcđến
ứng
được
xác
định.
Phổđiện
cvhiện
ghi
được
nhiệt
độ
ủủ tăng.
Bảng
này
thể
thước
tinh
thể.
hóa
thời
gian

hay
lượng
được
tiêmcủa
vàohạt
điện
cực
trong
quá
trình
cho
Đan đầu các vật liệu nguồn gồm Lỉthỉum axetat và Mangan axetat được
Để
khảo
sát
tính
chất
điện
hóa
Như
vậy
khi
thay
đổitừ
nhiệt
độkích
ủphản
cho
phép
thay

đổitrình
kích
thước
hạt nhiệt
tinh2.3.2),
thể,
kích
thước
(WE)
được
chế
tạo
các
vật
liệu
chế
tạo
(được
bày
trong
điện
cựccho
Bảng
3.2:
Sự
thay
đổi
thước
hạt
tỉnh

LiMn
độchế
ủ.
cho
biết
cácSau
thông
tin
về
các
ứng
20
4 theomục
khi
đầy.
đó,
điện
cực
chuyển
sang
chế
độthể
phóng
với
dòng khống
ổn
định
hòâ
tan
hoàn

toàn
trong
nước
cất
theo
tỉ
lệ
nguyên
tử
kim
loại
Li:Mn
= 1:2.
tích/thoát
ion
Li+
củaquá
vậtthể
liệu
LiMn
20sánh
4
hạt
vật
liệu
và
docác
vậy
có
thay

đổi
diện
tích
bềcũng
mặt
riêng.
đốita
(CE)
là
điện
cực
Li,
điện
cực
so
(RE)
là
Li,
trong
dung
dịch
chất
điện
ôxy
hoá
khử,
trình
trao
đổi
500

600
700
800
900
sự phụ
thuộc
của thế
phóng
vàovật
thòi
gian
phóng, từ
đó tatabiết
tin về
2 theta
Chẳng
hạn,
để nhận
được
5 cực
gam
liệu
LiMn204
chứng
tínhđược
toánthông
khối lượng
(độ)
chúng
tôi

tiến
hành
chế
tạo
điện
ca
Từ
kết
quả
phân
tích
XRD,
dựa
vào
phương
trình
Scherer
kích
thước
tinh
thể
phân
IM
LiPF
trong
EC/DEC.
Các phép
trên hệ49,AutoLab.
6 điện
ion,...

xảy
trên
cực
quan
tâm.
Kích
thước
hạtion
tinh
thể
(nm)
39,0 đo được
46, thực
46, hiện 47,
hành
vira
tích
thoát
của
điện
cực.
của
Lithium
axetat
và
Mangan
axetat
như
sau:
1

5
5
7
tốt
trên
tiếp
điện là
các lưới
nhôm
vóiliệu
được
xác
định:
PGSTAT302N.
Ngoài
ra,
trong
về xạ
vật
Hình
3.1: nghiên
Giản
đồcứu
nhiễu
tia X của vật liệu LiMn204 ủ nhiệt ở 500 °c
2.3.
Thưc
nghiêm
chế
tao

mẫu
+ oKhối
Li trong 5 gam vật liệu LiMn204 là:
• lượng
•(Polyvinylidene
chất kết
dính
3.2.1.
Phổ
đặcPVDF
trưng
C-Vcủa
điện cựcxác
LiMn204
tích
trữ
ion,
phổ
cv
còn
cho
6 với
939dữ liệu PDF (số thẻ 35-0782) cho thấy:
giảnvật
đồliệu
nhiễu
xạ phép
(Hình
3.1)
2.3.1. So sánh

Chế tạo
LỈMn204
P-COS0
mĩi
trnneĩiMn
o
=---------------------------------------x5
Diíluoride).
Quy
trình
chế
tạocủa
điện
cựccực
Hìnhđộ3.4
mô
tả phổ
cv
điện
được chế tạo tò LiMn 204 =ủ 0,1919(g)
ở 800°c trong 5
định
mật
điện
tích
tiêm
và
thoát
ra có
Vật

liệu
LiMn
0
chế
tạo
được
là
đơn
pha,
thành
phần
họp
thức
như
mong
vàtuy
2
4
Trong đó:Vật
X - liệu
bước
sóng
tia
X
sử
dụng
(X
=
1,5406
Â);

p
độ
rộng
bán
đỉnh;
0nhau,
- góc
bột
LiMn
0
có
thể
chế
tạo
bằng
nhiều
phương
pháp
khácmuốn
2
4
tr g
"
LlMn2°4
6,939+(54,938
X
2)+(15,999
X
4)
LiMn

0
được
mô
tả
trên
hình
2.5.
Các
2
4
giờ, trong
dải
điệnnhư
thế tò
2,0thuận
-Г 4,0nghịch
V/(Li/Li+), với tốc độ quét 1 mV/s.
khỏi
màng
cũng
tính
có cấu
trúc
tinh
thể lậpkhổ
phương,
thuộc
nhóm
không
gian

Fd3m.
nhiễu
xạ.
nhiên
trong
khuôn
của luận
văn,
chúng
tôi 2.3:
lựa
chọn
phương
pháp
Đây là
Hình
Dạng
xung điện
thếSol-gel.
trong phổ
điện
cực
làm
việc
đã
được
chuẩn
bị
Lượng
Li(CH3C00).2H20

cần
thiầ
là:
Hình
3.3:
Ảnh
SEM
của
mẫu
LỈMn204
ủ
ở
các
nhiệt
nhau: và
a) 3,6
5ỞỞ °C;
Kết quả
cho
thấy
phổ và
С-Y
có các
đỉnh ôxy hóa tại độ
3,2khác
V/(Li/Li+)
trong
hiệu
ứng
tiêm

thoát
vùng
điện
Cácmột
đỉnhữong
đặc những
trưng xuất
hiện pháp
mạnhđơn
tại các
với
phản
xạ chỉ
phương
giảngóc
về 20,
côngtương
nghệ,ứng
cóquét
hiệucác
quảmặt
kinh
tế cao
và có
điện
thế
vòng
(CV)
bằng
cách

ữộn
80%
khối
lượng
vật
liệu
b)
600
°C;
c)
700
°C;
d)
800
°Cvàe)
900
°c.
_
0,1919x102,015
thế
để vật
liệu
hoạt động bền vững.
ra trên
bảng
3.1.
—AQ-ỊQ
thể sản
xuất
với số mU(CH3CX)0).2H20

lượng lớn. Các mẫu được
chế tạo tại Phòng Vật lí chất rắn, Khoa
Hình
Quy
trình
chê10%
tạo điện
LiMn2.5:
0
đã
chế
tạo với
khốicực
lượng
2 4
•


35
34
36
37
33
40
39
V/(Li/Li+)
còn
các
của
quá

trình
khử
tại800
2,4
và
3,2
ủmặt
ởđỉnh
600
°cmA/g
(a),
(b),
°cV/(Li/Li+)
(c)
900
°c
(d).V/(Li/Li+).
trong
dung
môibề
hữu
cơcàng
ethylene
carbonate
và
ethyl
methyl
carbonate
với
nhỏ,mật

diện
độtích
dòng
phóng
14
lớn,700
dung
(tốc°c
độ
lượng
phóng
càng
cỡ
C/10).
lớn.và
Tuy
Ngoại
nhiên,
trừ
khi
đối thay
với
mẫu
đổi điện
kích
LIỆU(1998),
THAM KHẢO
[11] . KanohH,Tangw.and TÀI
OoiK.
In Situ■ Spectroscopic Stady on

Phổ
cv 2(thay
lên
(EC/DEC).
cực
thước
LiMn
hạt
04trở
được
đổi
thiêu
cấu khá
trúc
kết viởổn
mô
nhiệt
củađộđiện
500°c,
cực)kết
làmquả
thayđođổi
phóng
độ dẫn
nạpđiện
chocủa
thấy
vậtdung
liệu
Tiếng

Việt
Electroinsertion
of Li+ into Pt/Ả Mn02 Electrode in Aqueous Solution,
Như
vậy,
có
thể
thấy
cực
LiMn
được
chế
tạo
đãtục,
thể
tốt
khả
năng
3820điện
4thế
định
sau
một
số
trình
quét
Hình
vẽ
3.5
mô

tả
đặc
trưng,
điển
hình,
thoát
ion
Li+
khỏi
điện
cực
LiMn
lượng
do[1]vậy
tích/thoát
dẫn
đến
ion
sựchu
thay
Li+
nhỏ,
đổiđiện
độ
cácchênh
đường
lệch
tích/thoát
thế
không

nạp/phóng
liên
khác
dohiện
vậy
nhau.
không
Nhiệt
độ
204
.Electrochemical
Trương
Ngọc
Liên
Điện
hoá
lỷ thuyết,
Khoa
học
kỹ
thuật,
Hàđược
Nội.
and(2000),
Solid State
Letters
1 (1), p.NXB
17-19
tích/thoát
ion

Li+
với
thếdòng
nạp28
từmA/g
3,0
-ỉ3,7độ
V/(Li/Li+)
vàtạithế
phóng
trong
điện
thế.800°c
Trên
hình
3.4
cho
(quá
nạp
điện)
với điện
mật
độ
(tốc
nạp
cỡlượng
nhiệt
độ
phòng.
trình

thiêu.trình
bày
kết
trong
là
kết
thích
quả
họp
nghiên
nhất
cứu.
cho
Trong
quy
trình
mọi
chế
trường
tạo
LiMn
hợp,
chúng
04 làm
ta
vật
nhận
liệu
điện
thấy

cực
thế
2C/5)
[2]
Quốc
Quyền
Tích
trữ
năng
hóa
học,
vật
liệu
[12]Ngô
. Gui-Ming
Song,(2004),
Wen-Jiang
Li, và
Yuchuyển
Zhou hóa
(2004),
“Synthesis
of Mg-doped
khoảng
từ
3,5
42,4
V/(Li/Li+).
thấy
chu

quét
ở
thứ
2V/(Li/Li+)
Từ
giản
đồtình
ta
nhận
thấy,
với
tốc
độ nạp
khátới
cao
(C/5),học
thế V/(Li/Li+)
nạpCông
bắt đầu
từ Việt
khoảng
3,0
phóng
ca-tốt.
giảm
nhanh
từ
3,7
khoảng
3,4

sau
đó giảm
từ
vàđiện
công
nghệ,
Bộlần
sách
chuyên
khảo
Viện
khoa
và
nghệ
Nam.
KẾT
LUẬN
LiMn
batteries
by rotary
heating”,
Materials
204 Powders for lithium-ion
•
3.3.3.
Ảnh
hưởng
nhiệt
độ
thiêu

tớitrong
đặc
trưng
tiêm/thoát
ion
của
LỈMn
204
và
thứ
5.
tích
giới
hạn
V/(Li/Li+)
tăng
nhanh
tới
3,3
V/(Li/Li+)
khoảng
thời
gian
cỡ
10Li
giây
sau
đóliệu
thế
từ.

Quá
Tóm
trình
lại,Diện
phóng
bằng
điện
phương
được
pháp
xáckết
Sol-gel,
định
cho
chúng
tới
khi
tôi
điện
đã
chế
thế
tạo
phóng
thành
giảm
công
tới
vật
2,4

V/
[3] lần
.Chemistry
Lê
Đình
Trọng,
Đỗ
Thị
Tố,
chất
điện
hóa
của
LiMn
204 spinel tổng hợp
and Physics
1,
pp.Tính
162-167.
Từ giản
đồ
tiêm/thoát
ion
Li+quả
(phóng/nạp
điện)
của
các
cực
làm

từ
bởi
đường
cv
ữong
quá
trình
nạp
được
giữ
khá
định
trong
khoảng
thời
gian
dài
điệnđiện
thếcủa
nạpcác
từ 3,4
-fvật
3,7
V/
(Li/Li+).
LiMn
Các
kích
đường
cỡổnnano.

đặc
trưng
Kết
phóng
khảo
cũng
sátthể
đặc
hiện
trưng
quáởđiện
trình
hóa
hai
giai
đoạn
điện
như
cực
môliệu
chế
tả
204 có
phương
phản
ứng
pha
kết
hợp
với

nghiền
[13]bằng
. JINmột
Weihua,
LI tập
Mingxun
andrắncứu
Huang
Songtao
of
Sau
thời pháp
gian
trung
nghiên
với
mục
tiêu (2006),
đặtbi,raTuyển
là “Preparation
chếtập
tạocác
vậtbáo
liệu
LiMn
ủđường
ở(3.1)
các
nhiệt
độ

khác
chúng
tahợp
nhận
thấy
sự
hưởng
của
chế
204 được
ôxy
hóa
và vật
quá
khử
(Li/Li+).
Trên
cong
nhận
thấy
sựphù
xuất
hiện
của
trinh
hai
giai
bởi
tạo
phương

từ
trình
liệu
LiMn
và
0nạp,
cho
Kết
thấynhau,
quả
cácnày
vật
liệu
này
với
đều
kết
cóquá
quả
thểảnh
được
nhận
sử
được
dụng
từđoạn
làm
các
2(3.2).
4 gần

cáo được
Hội
nghị
Vật
lýtình
Chất
rắn
và
Khoa
học
Vật
liệu
lần
thứ
8,2014,
p.
216-220.
Tiếng
modified
LiMn
0
by
solid-state
reaction”,
Rare
Metals,
Vol.
25,
Spec.
Issue,

p.
LiMn
0
dùng
làm
điện
cực
dương
cho
pin
ion
Liti,
những
kết
quả
nghiên
cứu
ban
2
4
2 4
độ
xử
lý
nhiệt
tới
điện
thế
phóng
cũng

như
dung
lượng
phóng/nạp
của
vật
liệu.
Các
như
nhau.
Theo
số
chu
trình
tương
ứng
với
quá
trình
ca-tốt
hóa
như
mô
tả
trong
phương
trình
(3.1)
và
(3.2),

đây
là
công
vật
liệu
trình
điện
[7,cực
9, 12,13].
ca-tốt cho pin ion liti. Vật liệu LiMn 204 được thiêu kết ở 800°c trong
nước
ngoài:
71.
đầu
đạt
được bao gồm:
được
ủ ởthước
nhiệt
độvật
800°c
cho
thấy
trình
phóng
điện
được
giữ
ởcóđiện
áp

ổn
quét
sự
thay
đổicủa
của
phổ
cv
đặc
cơ
bản
liệu
điện
cực
ca-tốt
LiMn
thấy
điện
thế
nạp
5mẫu
giờtrưng
có kích
hạt
cỡ
100
-r (2002),
150
nm,quá
đây

là
kích
thước
hạt
tinh
thể,
đặcchênh
trưng
204.
[4]
.chế
Linden
Reddy
T.B.
Handbook
of Ta
Batteries,
Me
Graw-Hill
. Chuan
Wu,
Feng
Wu,
Liquan
Xuejie
Huang
(2002),
diffraction
Đã[14]
tạo D.,

thành
công
vật
liệuChen,
spinel
LiMn
từ
các “X-ray
vật
liệu
nguồn
204
uso(V)[Li/l_n
định so
(đường
đặc
bằng
phẳng)
hơn
với
mẫu
được
ở 600°c,
700°c
và
theo
hướng
sao
cho
diện

tích
lệch
vớiion
các
thếtrưng
điện
hóa
từ phổ
C-Y.
Điều
này
có thểủ được
giải
thích
bởi
tích/thoát
Li+
tối
ưuPrinted
nhất:xác
dung
cao,
đặccác
trưng
tích/thoát
bằng
phẳng
nhất.
Companies,
Inc.,

inđịnh
thelượng
United
States
of America.
X-ray photoelectron
Specữoscopy
analysis
of Cr-doped
SpinelBằng
LiMn
Li(CHand
và Mn(CH
phương
pháp Sol-gel.
phương
204 for
3C00).2H20
3C00)
2.4H20 bằng
6
900°c.
Tất
cả các
phép
đo
đều
được
với tốc
phóng/nạp

nhưsựnhau
(tương
giới
bởi
hai
quáđộ
trình
này
vật
LiMn
có
dẫn
điện
tò thực
kém hiện
(khoảng
10'độ
Sem'1).
Ngoài
khác
nhau
204 K.,
[5]liệu
.hạn
Mizushima
Jones
P.C.,
Wiseman
P.J.,
and

Goodenough
J.B.điện
(1980).
Li Co0
Hình
3.4:
Phổ
C-V
của
cực
Solid
Ionics
vol
152-153,
pp.
335-339.
pháp lithium
này, có ion
thể batteries”,
chế tạo được
vậtState
liệu có
kích
thước
nano,
có độ
đồng nhất
cao,x phổ2
ứng làcận
C/10

C/5),
tại nạp,
nhiệt
độ đường
phòng. đặc
SựЫМП2О4
ảnh
của
nhiệt
độmẫu
dung
lượng
toccủa
độ
quét
1tới
mV/s.
tiệm
tớivà
nhau.
Điều
không
nhiều
vềbằng
điện
thế
các
trưnghưởng
nạpvới
các

đượcMater.
thiêu
(0A new
cathode
material
for
batteries
ofđiện
high
energy
density.
[15]
Le
Dinh
Trong,
Pham
Duy
Long,
Nguyen
Nang
Dinh,
Fabrication
of
ion
kích thước hạt khá hẹp và giảm được thời gian thiêu kết.
riêng
phóng/nạp
của
LiMn

0
thể
hiện
rõ
rệt.
Kết
quả
tính
dung
lượng
riêng
và
hiệu
2
4
này
cho
thấy
điện
cực
LiMn
0
kết ở Res.
các nhiệt
nhau2 có
tương tự nhau như cho thấy trong hình 3.5.
4 dạng10.1016/0025-5408(80)90012-4
Bull.độ
15khác
(6): 783-799.doi:

conductive
Li 3x
TiOvật
3 liệu
usedLiMn
as electrolyte
+
Các kết
quả phânmaterials
tích nhiễuLaxạ0.67-x
tia X cho
thấy
phaallvàsolid
bảo Li
đảm
204 là đơnfor
suất
của
các điện
cực
ữong
dảiRuffo
áp
từ
V/(Li/Li+)
tới
3,8 H,
V/(Li/Li+)
có
traodu

đổiK,ion
với
chất p,
điện
liHW,
mà
ởđiện
đây R,
là Yang
ion2,4Li+.
Nói CK,
cách
khác
điện
cực
[6]sự.phóng/nạp
Kim
uralidharan
Lee
Y,
Chan
Peng
Huggin
battaries,
of thehạt
Eleventh
Vietnamese-German
Seminar
đúng ion
thành

phần hợpProceedings
thức. Kích thước
được ước
tính từ ảnh SEM cho
giá trị on
cỡ
được RA
cho (2008),
thấy
bảng
3.3.
LiMn
thểtrong
hiện
được
khả năng
tích thoát
ion - một
đặc trưng
quan Nano
trọng lett,
của
204 đã
Spinel
LiMn204
nanorods
as lithium
ion battery
cathode,
Physics

Nhađiện
Trang
from sát
March,
31 to
April,
5, 2008,
pp.
nanomet.
Cácand
kết Engineering
quả nghiên cứu
hóaCity,
và khảo
các quá
trình
phóng
nạp cho
vật Bảng
liệu
để
có
thể
ứng
dụng
làm
vật
liệu
điện
cực

trong
việc
chế
tạo
cácpin
ion.
Quá
3.3:
Dung
lượng
của
LỈMn
0
được
chế
tạo
ở
các
nhiệt
độ
ủ
khác
nhau.
8 (11), 39848-39852.
2 4
219-222.
thấy vật
liệu LiMn204 có khả năng trao đổi và tích thoát ion Li+ tốt đáp ứng yêu cầu
trình
xảy ra theo

haigiai
đoạntemperature
được mô tảsynthesis
theocác phương
trình
[7] .trao
Kimđổi
J. ion
andLi+
Manthiram
A. (1998),
Low
and electrode
chế tạo điện cực dương trong pin ion600
Liti.(°C) 700 (°C) 800 (°C) 900 (°C)
phảnDung
ứng
(3.1)
và
(3.2)
đây
[6], [8]:
properties
ofLi
Electrochem.Soc.Vol.
145(4), p.L53-L55. 114
4Mndưới
5012, J.
120
lượng

phóng
(mAh/g)
106
Đã nghiên
cứu
ảnh
hưởng
của chế độ xử
lý nhiệt lên
đặc trưng 126
tiêm thoát ion Li+ của
LiMn
Li
0
e'
+
0,5Li+
(3.1)
[8] .Dung
Monica
G.
Lazarraga,
Sankar
204 <->Mandal,
0110
5Mn2Joaquin
4 + 0,5 Ibanez,
J.
Manuel
Amarilla, Jose

lượng
(mAh/g)
124 cứu cho 130
vật liệu điện
cực nạp
dương
LiMn 204. Các kết quả nghiên
thấy, vật liệu118
LiMn 204
Li0 5Mn
*-*■ X-Mn0
e' + 0,5 Li+
(3.2)
M. Rojo
(2003), LiMn
-4 based
composites
processed
by
a chemical2 + 0,5
20420
97năng
97 route,
nhậnHiệu
đượcsuât
sauphóng/nap
khi ủ nhiệt(%)
trong 5 giờ 96
ở nhiệt độ 97
800°c có khả

tiêm/thoát
ion
Từ phảnofứng
điện cựcvol
trên15cho
vật liệu LiMn204 cókhả năng tích/thoát
Journal
Power sources,
pp.thấy
315-322.
Li+ tốt nhất với điện thế nạp thấp, điện thế phóng cao, đặc trưng tiêm/thoát bằng
ion
và điện
tò.Vì Bin
vậy Peng,
nó có Zhenhua
thể được Chen,
sử dụng
làm điện
cực(2000),
cung cấp
các ion Li+
[9]Li+
. Kelong
Huang,
Peiyun
Huang
Preparation,
kếthợp
quảnhất

khảocho
sátviệc
đặcsử
trưng
ionđiện
Li+cực
củadương
các điện
chúng
phẳng,Từ
thích
dụngtiêm
làm thoát
vật liệu
chocực,
pin ion
Liti.ta
trong structure
các linh kiện
sắc hay pin ion properties
Li.
andđiện
electrochemical
of spinel Lij-xMn -y04 cathode
nhận thấy: các các mẫu được ủ nhiệt ở 700°c, 800°c và 900°c có dung 2lượng
lớn hơn
material
ion batteries,
Solarcực
Energy

Materials and Solar Cells,
3.2.2.
Khảo sátfor
đặclithium
trưng phóng
nạp của điện
LiMn204
rõ rệt so với mẫu được ủ ở 600°c. Mẩu ủ ở 800°c có dung lượng lớn nhất: dung lượng
Dung ion
lượng
Volume
pp.khả
177-185.
Để đánh62giá
năng tiêm/thoát
liti riêng
của vật liệu LiMn 204, phép đo dòng
phóng 126 mAh/g và dung lượng(mAh/g)
nạp 130 mAh/g và có đặc trưng phóng nạp bằng
[10] . Barboux
P.,Tarascon
J.M.baand
Shokoohi
F.K. (1991),
usecực
of acetates
the
không
đổiHình
với 3.5:

bình
điện phân
điện
cựccủa
đã được
sử dụng.The
Điện
làm việc as
(WE)
Đường
đặc trưng
nạp
điện
phẳng nhất,
độ chênh
lệch điện
thế nạp/phóng
nhỏ cực
nhất.LỈMn204 ủ ở 800 °c
for 204,
the điện
low-temperature
LiMnđược
and
LÌC0O2
được precursors
chế tạo từ LiMn
cực đối (SE) vàsynthesis
điện cực of
so sánh

sử dụng
ữong
204
Sự
đổi3.6
dung
có thể tích
đượcion
quy
cho(phóng
khi được
thiêu
các nhiệt
độ
Trênthay
hình
cholượng
thấy đường
Li+
điện)
của kết
cácởđiện
cực làm
intercalation
compounds,
Journal
of
solid
state
chemistry,

p.
185-196.
phép
đo
là
Li
kim
loại.
Các
điện
cực
này
nhúng
ữong
chất
điện
ly
lỏng
IM
LiPF
6
Hình
3.6:chế
Đường
trưng
(tích/thoát)
ion Li+
cựchạt
LiMn
204,

khác
nhau,
kích
và phóng/nạp
diện
riêng
bề mặt 800°c
thay
đổi,
kíchđiện
thước
càng
việc
được
tạothước
từđặc
bộthạt
LiMn
ở 600°c,
700°c,
và của
900°c,
tương
ứng,
204 ủtích