Olivīna tipa litija jonu bateriju katodmateriālu un to plāno kārtiņu iegūšana un fizikāli ķīmiskās īpašības

Abstract

Darbā pētīti divi perspektīvi olivīna tipa litija jonu bateriju katodmateriāli – LiFePO4 un Li2FeSiO4. Tilpuma materiāliem veikta struktūras un elektroķīmisko īpašību analīze. Noteikta til-puma materiālu gravimetriskā lādiņietilpība (LiFePO4 - 135 mAh/g, Li2FeSiO4 – 20 mAh/g). Ar RF magnetrona izputināšanas un lāzerablācijas metodi iegūtās plānās kārtiņas uzrāda gra-vimetriskās lādiņietilpības līdz 61 mAh/g LiFePO4 un 8.5 mAh/g Li2FeSiO4. Analizēta plāno kārtiņu struktūras, morfoloģijas un virsmas laukuma palielināšanas ietekme uz elektroķīmis-kajām īpašībām. LiFePO4 un Li2FeSiO4 tilpuma materiāliem un LiFePO4 plānajām kārtiņām noteikta lā-diņa pārneses pretestība un elektriskā dubultslāņa kapacitāte dažādos materiālu uzlādes stā-vokļos. Analizēta litija jonu difūzijas koeficienta atkarība no litija daudzuma LiFePO4 un tā plānajās kārtiņās.

Two promising olivine-type cathode materials for lithium ion batteries – LiFePO4 and Li2FeSiO4 – have been studied in this work. Structural and electrochemical analysis has been carried out for bulk materials. Gravi-metric charge capacities: LiFePO4 - 135 mAh/g, Li2FeSiO4 – 20 mAh/g. Thin films deposited by RF magnetron sputtering and PLD display gravimetric charge capacities of up to 61 mAh/g (LiFePO4¬) and 8.5 mAh/g (Li2FeSiO4). Thin film structure, morphology, surface area enlargement and their effects on thin film electrochemical properties have been studied. Charge transfer capacity and electric double layer capacity have been determined for LiFePO4 and Li2FeSiO4 bulk materials and LiFePO4 thin films in various states of charge. The dependence of Li+ diffusion coefficient on lithium content has been studied in LiFePO4 and its thin films.