فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مواد کاتدی اکسیدی لایه‌ای غنی از نیکل LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM) به‌دلیل چگالی انرژی و ظرفیت بالا به‌طور فزاینده‌ای در صنعت خودروهای الکتریکی مورد توجه قرار دارند. با وجود این، با افزایش مقدار نیکل،  واکنش شیمیایی لایه سطحی و اختلاط کاتیونی Li+/Ni2+افزایش و پایداری ساختاری و حرارتی ماده کاتدی کاهش می‌یابد. راهبرد تک‌کریستالیزاسیون ذرات می‌تواند پایداری ساختاری و عملکرد الکتروشیمیایی مواد کاتدی را بهبود بخشد، ولی سازوکار آن کاملاً شناخته‌شده نیست. در این پژوهش، با ارائه مدلی محاسباتی، نشان می‌دهیم که سرعت جوانه‌زنی ذرات هیدروکسیدی با کاهش pH و کنترل نسبت فوق‌اشباع کاهش می‌یابد و درنتیجه تعداد جوانه‌های تشکیل‌شده کم می‌شود. براساس نتایج این مدل، تعداد جوانه‌های هیدروکسیدی تشکیل‌شده در پایان سنتز هم‌رسوبی در pH ۵/۱۱، 11 و۵/۱۰ به‌ترتیب ۷۳/۵، ۳/۴ و ۲۷/۲ برابر تعداد جوانه‌های تشکیل‌شده در سنتز هم‌رسوبی در pH 10 است. لذا، با کاهش مقدار pH در حین فرایند سنتز از ۵/۱۱ به 10، به ریزذرات تولیدشده در سیستم اجازه داده می‌شود تا به‌طور کامل به کریستال‌های بزرگ‌تر تبدیل شوند و به‌سمت تک‌کریستال شدن تمایل یابند و مشکلات فصل مشترک کاتد/الکترولیت در آن‌ها کاهش یابد. نتایج حاصل از این مدل می‌تواند نتایج تجربی پژوهش‌هایی را که مواد کاتدی تک‌کریستال سنتز کرده‌اند توجیه کند.