محمد علی امیدی فر - کارشناسی ارشد، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز
بابک هاشمی - استاد، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز
محسن بابایی - استادیار پژوهشکده مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران

امروزه باتری های قابل شارژ مانند باتری های لیتیوم یون در صنایع مختلف به کار گرفته شده است. در این باتری ها مساله مهم ایجاد چگالی انرژی و چگالی توان بالا می باشد. از جمله عوامل موثر بر این موضوع نوع کاتد بکار رفته در ساخت باتری های لیتیم یون می باشد. یکی از ترکیبات مورد توجه در سال های اخیر ماده کاتدی LiFePO۴ است. در این پژوهش ماده کاتدی LiFePO۴ به روش حالت جامد از مواد اولیه (NH۴)H۲PO۴، FeC۲O۴.۲H۲O، Li۲CO۳ سنتز گردید و به منظور بهبود نفوذ ضعیف یون لیتیوم و افزایش ظرفیت باتری در نرخ های بالای شارژ/ دشارژ عناصر ایتریم و نئودیم به ترکیب اضافه گردید. در این پژوهش از آنالیز TGA-DTA برای بررسی دماهای انجام واکنش تجزیه مواد اولیه و هم چنین تعیین دمای سنتز ترکیب، از تصاویر SEM به­منظور بررسی ریزساختار و مورفولوژی ذرات و از آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمایی، ولتامتری چرخه ای و سیکل های شارژ/ دشارژ به منظور بررسی رفتار الکتروشیمیایی نمونه های مورد آزمایش استفاده شده است. با توجه به نتایج تحقیق مشخص گردید سنتز دو مرحله ای ترکیب LiFePO۴  همراه با درصدهای بهینه اکسیدهای ایتریم و نئودیم به عنوان دوپنت می تواند هدایت الکتریکی و یونی ماده را بهبود ­بخشد. از بین نمونه­های سنتز شده با درصدهای متفاوت ایتریم و نئودیم نمونه LiFe۹۹.۵۴Y۰.۴Nd۰.۰۶PO۴/C با عملکرد الکتروشیمیایی و ریزساختار مناسب و بیشترین ظرفیت نهایی mAh/g ۱۱۳  به­عنوان نمونه بهینه انتخاب گردید.

الکتروشیمیایی, ایتریم, باتری لیتیوم یون, حالت جامد, نئودیم, LiFePO۴