Optymalizacja właściwości fizykochemicznych i elektrochemicznych materiału katodowego LiMn(2)O(4-y)S(y) dla akumulatorów litowych

Lithium-ion batteries have revolutionized the portable electronics market. Performance of lithium-ion batteries, including energy density, power capability, safety and cost is related to the properties and characteristics of the various components (anodes, cathodes and electrolytes) used in the cells. Of these, the cathode materials play a critical role in terms of cost, safety, energy and power density. One of the promising candidate is LiMn2O4. It is cheap, non toxic and have a good physicochemical and electrochemical properties but it is not stable in room temperatures. In my work I propose a modification of LiMn2O4. Li(1-x)K(x)Mn(2)O(4-y)S(y) spinel obtained by sol-gel method were tested as cathode in Li-ion cells.

W ostatnich latach akumulatory litowo-jonowe cieszą się dużym zainteresowaniem. Do ich zalet należą: wysoka pojemność, odporność na dużą liczbę cykli ładowania i rozładowania, brak tzw. „pamięci” ogniwa, wysoka sprawność energetyczna oraz niski współczynnik samorozładowania. Potencjalne możliwości osiągnięcia lepszych parametrów ogniw Li-ion tkwią głownie w opracowaniu nowych, bezpiecznych i tanich materiałów katodowych. Spinel LiMn2O4 wykazuje dobre właściwości elektrochemiczne, jest nietoksyczny i tani. Problem z wprowadzeniem tego materiału do powszechnego użytku związany jest z niestabilnością spinelu w temperaturze pracy ogniwa. Wzrost stabilności chemicznej spinelu manganowego może zostać osiągnięty przez odpowiednią modyfikację składu chemicznego uzyskaną przez częściowe podstawienia siarki w podsieć tlenu. Zabieg ten pozwala zredukować przemianę fazową oraz zapobiega rozpuszczaniu się materiału katodowego w elektrolicie. Dalsza modyfikacja spinelu przez podstawienie potasu w podsieć litu daje możliwość uzyskania większej efektywności pracy ogniwa przy wyższych obciążeniach prądowych.