Elektrochemická charakterizácia LiNiMnCoO2 (NMC) ako katódového materiálu pre Li-iónové materiály

Authors: Veronika Niščáková 1    Dominika Capková 1    Andrea Straková Fedorková 1    Soňa Hatokova 2    Miroslav Čigaš 2    Štefan Hanigovský 2   
1 Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach, Prírodovedecká fakulta, Katedra Fyzikálnej chémie, Moyzesova 11, 041 54, Košice, Slovenská republika    2 Fecupral, Jilemnického 3578/2, 080 01, Prešov, Slovenská republika   
Year: 2021
Section: Open section
Abstract No.: 2220
ISBN: ISBN 978-80-972360-7-6

Celosvetová výroba lítium-iónových batérií sa v poslednej dobe neustále zvyšuje, hlavne vďaka výhodám, ktoré vykazujú ako vysoký výkon, vysoká hustota energie, pomerne dlhá životnosť. Tieto batérie sú ľahké, kompaktné a pracujú s napätím rádovo 4 V a ich špecifická energia je v rozmedzí od 100 Wh kg-1  do 150 Wh kg-1. Práve vďaka týmto vlastnostiam sa lítium-iónové batérie využívajú v mnohých elektronických zariadeniach ako sú mobilné telefóny, laptopy elektrické vozidlá atď. [1–3]. Výkon každého elektrického zariadenia závisí od vlastností použitých materiálov z ktorého je zariadenie zložené [2]. Vybrané elektródové materiály rozhodujú o výkone lítiových batérií, pretože určujú jej napätie, kapacitu a cyklovateľnosť [3]. Práve preto sa výskumníci v tejto oblasti snažia vymeniť súčasné komponenty batérie za lepšie materiály z hľadiska energie, výkonu, nákladov, životnosti a bezpečnosti [2].

Vzorky v tejto práci boli vyrobené z recyklovaných Li-iónových batérii. Pripravili sme kladnú elektródu s nasledujúcim zložením 80 % NMC; 10 % amorfného uhlíka a 10 % PVDF (polyvinylidén fluorid). Povrch pripravenej elektródy sme pozorovali skenovacím elektrónovým mikroskopom a podrobili aj EDX analýze a následne bola elektróda podrobená elektrochemickému skúmaniu pomocou cyklickej voltampérometrie a galvanostatickému cyklovaniu. Počiatočná vybíjacia kapacita pri 0,1C bola 63 mAh.g-1 a pri 0,2C 66 mAh.g-1.

Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt : Inovatívne riešenia pohonných, energetických a bezpečnostných komponentov dopravných prostriedkov, 313011V334, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
[1] W. Xie, X. Liu, R. He, Y. Li, X. Gao, X. Li, Z. Peng, S. Feng, X. Feng, S. Yang, Challenges and opportunities toward fast-charging of lithium-ion batteries, J. Energy Storage. 32 (2020) 101837. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101837.
[2] B. Scrosati, J. Garche, Lithium batteries: Status, prospects and future, J. Power Sources. 195 (2010) 2419–2430. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.11.048.
[3] D. Deng, Li-ion batteries: Basics, progress, and challenges, Energy Sci. Eng. 3 (2015) 385–418. https://doi.org/10.1002/ese3.95.