Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất trao đổi ion của vật liệu dương cực trên cơ sở mangan oxit ứng dụng trong pin ion kiềm

Hiện nay an ninh năng lượng và phát triển bền vững đang là những thách thức

mang tích chất toàn cầu, là vấn đề cần phải được tất cả các quốc gia quan tâm đặc

biệt cho cuộc sống hiện tại và trong tương lai. Các nguồn năng lượng dựa trên nhiên

liệu hóa thạch (dầu mỏ, than, khí đốt, .) và cả năng lượng hạt nhân được sử dụng

hiện nay đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt. Hơn thế nữa việc sử dụng các nhiên liệu

hóa thạch còn thải ra khí CO2 gây ra những thảm họa về biến đổi khí hậu và ô nhiễm

môi trường. Vấn đề đặt ra hiện nay là cần phải tìm kiếm, khai thác và sử dụng các

nguồn năng lượng sạch tái tạo lại được và không gây ra tác hại với môi trường để

thay thế các nguồn năng lượng trên. Trong số các nguồn năng lượng sạch có khả năng

tái tạo lại thì năng lượng gió, năng lượng mặt trời đã và đang được xem là nguồn năng

lượng thay thế có rất nhiều triển vọng. Tuy nhiên các dạng năng lượng này có một

hạn chế rất lớn đó là thường không liên tục và phụ thuộc điều kiện thời tiết. Để khắc

phục những nhược điểm trên và để sử dụng các nguồn năng lượng này một cách hiệu

quả thì cần phải có các thiết bị có thể lưu trữ các năng lượng này để sử dụng khi cần

thiết. Các thiết bị đang được sử dụng hiện nay là các loại pin (ắc quy) nạp lại được

hoặc các siêu tụ điện

pdf 168 trang dienloan 7280
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất trao đổi ion của vật liệu dương cực trên cơ sở mangan oxit ứng dụng trong pin ion kiềm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất trao đổi ion của vật liệu dương cực trên cơ sở mangan oxit ứng dụng trong pin ion kiềm

Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất trao đổi ion của vật liệu dương cực trên cơ sở mangan oxit ứng dụng trong pin ion kiềm
1 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC 
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT TRAO ĐỔI ION 
CỦA VẬT LIỆU DƯƠNG CỰC TRÊN CƠ SỞ MANGAN OXIT 
ỨNG DỤNG TRONG PIN ION KIỀM 
CHUYÊN NGÀNH: VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ 
 Mã sỗ: 62440123 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU 
HÀ NỘI, NĂM 2018 
2 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC 
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
------------------ 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT TRAO ĐỔI ION 
CỦA VẬT LIỆU DƯƠNG CỰC TRÊN CƠ SỞ MANGAN OXIT 
ỨNG DỤNG TRONG PIN ION KIỀM 
Chuyên nghành: Vật liệu điện tử 
 Mã sỗ: 9440123 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU 
HÀ NỘI, NĂM 2018 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên 
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ 
ở bất kỳ học vị nào. 
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, 
các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. 
Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018 
Tác giả luận án 
Tạ Anh Tấn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin cảm ơn PGS. TS. Phạm Duy Long đã hướng dẫn em trong suốt thời gian 
thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn các cán bộ nghiên cứu trong Phòng Vật liệu và 
Linh kiện năng lượng - Viện Khoa học Vật liệu - Viện hàn lâm Khoa học và Công 
nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong thời gian làm nghiên cứu sinh ở đó. 
 Tôi xin được cảm ơn GS. I-Ming Hung Khoa Hóa học và Khoa học Vật liệu trường 
Đại học Yuan Ze số 135 đường Yuan-Tung, Chungli, Đài Loan đã có những giúp đỡ 
quý báu cho một số phép đo điện hóa trong thời gian tôi làm NCS. 
 Tôi xin cảm ơn PGS. TS. Lê Đình Trọng và bộ môn Vật lý chất rắn trường ĐH Sư 
phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ một số phép nghiền chế tạo vật liệu và đo 
điện hóa trong thời gian tôi làm NCS. 
 Tôi xin được cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Hội, PGS.TS. Lê Văn Hồng, PGS. TS. 
Đỗ Hùng Mạnh và các giảng viên, nghiên cứu viên thuộc những đơn vị sau đây: 
 Phòng thí nghiệm trọng điểm-Viện Khoa học vật liệu- Viện Hàn lâm KH&CN Việt 
Nam; 
 Phòng Vật lý Vật liệu từ và Siêu dẫn - Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm 
KH&CN Việt Nam; 
Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội; 
đã có những góp ý quí báu thực hiện các phép đo cho tôi trong thời gian làm NCS. 
 Tôi xin cảm ơn Trường Đại học Thủ đô Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi 
trong suốt thời gian tôi làm nghiên cứu sinh. 
 Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng đó là gia đình tôi, bố mẹ, các anh 
em, vợ và các con tôi đã động viên, giúp đỡ và dõi theo từng bước đi của tôi trong 
suốt thời gian làm luận án này. 
 Xin cảm ơn sự giúp đỡ to lớn của tất cả mọi người! 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................. vi 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... vii 
DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... viii 
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 
 TỔNG QUAN ........................................................................................... 6 
1.1. Khái niệm và phân loại pin. ................................................................................. 6 
1.1.1. Pin hóa học (chemical battery). ......................................................................... 7 
1.1.2. Pin vật lý (Physical battery). ............................................................................. 7 
1.2. Sơ lược về lịch sử phát triển của pin .................................................................... 7 
1.3. Lịch sử phát triển của pin liti - ion tái nạp. .......................................................... 8 
1.4. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin ion - liti. ................................................. 9 
1.5. Vật liệu dùng cho pin Li-ion. ............................................................................. 11 
1.5.1. Vật liệu âm cực ............................................................................................... 11 
1.5.2. Chất điện ly ..................................................................................................... 12 
1.5.3. Vật liệu dương cực .......................................................................................... 14 
1.6. Khái quát về vật liệu dẫn và tích/thoát ion. ........................................................ 17 
1.6.1. Cơ sở lý thuyết về vật liệu tích trữ, dẫn ion Li+. ............................................. 17 
1.6.2. Khái quát về cấu trúc tối ưu cho vật liệu dẫn ion ........................................... 18 
1.6.3. Khái quát về cấu trúc tối ưu cho vật liệu tích thoát ion. ................................. 25 
1.7. Vật liệu dương cực dẫn ion Li+ .......................................................................... 27 
1.7.1. Vật liệu spinel LiMn2O4 .................................................................................. 27 
1.7.2. Vật liệu LiNixMn2-xO4 ..................................................................................... 30 
1.8. Vật liệu dương cực dẫn ion Na+. ........................................................................ 33 
1.8.1. Vật liệu dương cực dẫn ion Na+ trên nền MnO2. ............................................ 34 
1.8.2. Vật liệu dương cực dẫn ion Na+ trên nền V2O5. ............................................. 36 
iv 
1.9. Kết luận chương 1 .............................................................................................. 37 
 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 
CỨU VẬT LIỆU DƯƠNG CỰC................................................................. 38 
2.1. Các phương pháp chế tạo mẫu ........................................................................... 38 
2.1.1. Phương pháp chế tạo vật liệu khối .................................................................. 38 
2.1.2. Các phương pháp chế tạo màng mỏng ............................................................ 42 
2.2. Thực nghiệm chế tạo vật liệu dương cực ........................................................... 45 
2.2.1. Thực nghiệm chế tạo vật liệu LiNixMn2-xO4 ................................................... 45 
2.2.2. Thực nghiệm chế tạo vật liệu Na0,44MnO2 bằng phương pháp thủy nhiệt ...... 48 
2.2.3. Thực nghiệm chế tạo các vật liệu khác ........................................................... 49 
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 49 
2.3.1. Phép đo phân tích nhiệt (DTA-TGA) ............................................................. 49 
2.3.2. Phổ TGA và DTA của hỗn hợp MnO2 và Li2CO3. ......................................... 51 
2.3.3. Phương pháp phân tích cấu trúc tinh thể ......................................................... 51 
2.3.4. Các phương pháp đo điện hóa ......................................................................... 54 
2.4. Thực nghiệm chế tạo điện cực màng mỏng của vật liệu dương cực. ................. 60 
2.4.1. Chế tạo điện cực màng mỏng .......................................................................... 60 
2.4.2. Khảo sát động học phản ứng phóng/nạp của màng điện cực .......................... 61 
2.4.3. Đánh giá tính chất phóng/nạp của pin mô hình .............................................. 61 
2.5. Kết luận chương 2 .............................................................................................. 62 
 ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HÌNH THÁI HỌC CỦA HỆ VẬT LIỆU 
DƯƠNG CỰC .............................................................................................. 63 
3.1. Đặc điểm cấu trúc và hình thái học của vật liệu LiNixMn2-xO4. ........................ 63 
3.1.1. Đăc điểm hình thái học của hệ vật liệu LiNixMn2-xO4. ................................... 63 
3.1.2. Đặc điểm cấu trúc của hệ vật liệu LiNixMn2-xO4. ........................................... 70 
3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ tới cấu trúc của hệ vật liệu LiNixMn2-xO4. ........... 80 
3.2. Đặc điểm cấu trúc và hình thái học của vật liệu NaxMnO2................................ 88 
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình thủy nhiệt tới cấu trúc và hình thái học 
của vật liệu NaxMnO2. ................................................................................. 89 
3.3. Đặc điểm cấu trúc và hình thái học của vật liệu bột V2O5. ................................ 98 
v 
3.4. Kết luận chương 3. ........................................................................................... 100 
 TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ ĐIỆN HÓA CỦA CÁC HỆ VẬT LIÊU DƯƠNG 
CỰC ........................................................................................................... 101 
4.1. Độ dẫn ion (Li+; Na+) của các hệ vật liệu dương cực ...................................... 101 
4.1.1. Độ dẫn ion Li+ của vật liệu dương cực LiNixMn2-xO4. ................................. 104 
4.1.2. Độ dẫn ion Na+ của vật liệu dương cực NaxMnO2........................................ 112 
4.2. Tính chất điện hóa của các hệ vật liệu dương cực. .......................................... 114 
4.2.1. Tính chất điện hóa của hệ vật liệu dẫn và tích/thoát ion Li+ sử dụng LiNixMn2-
xO4 làm dương cực. .................................................................................... 114 
4.2.2. Tính chất điện hóa của hệ vật liệu dẫn và tích/thoát ion Na+ sử dụng Na0,44MnO2 
làm dương cực. ........................................................................................... 118 
4.2.3. Tính chất điện hóa của hệ vật liệu dẫn và tích/thoát ion Na+ sử dụng V2O5 làm 
dương cực. .................................................................................................. 123 
4.3. Thử nghiệm chế tạo pin ion Liti ....................................................................... 128 
4.4. Kết luận chương 4 ............................................................................................ 130 
KẾT LUẬN CHUNG .............................................................................................. 132 
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..................................................................... 134 
CÁC CÔNG TRÌNH CÓ THAM GIA ................................................................... 135 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... I 
PHỤ LỤC ................................................................................................................ XV 
vi 
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 
C-rate Tốc độ dung lượng 
CE Điện cực đối 
Cu-Zn Pin đồng kẽm 
C-V Phương pháp phổ điện thế quét vòng 
DC Dimethyl Carbonate 
dMA Hợp kim cơ học kép (double Mechanical Alloying) 
DTA Phương pháp phân tích nhiệt vi sai 
EC Ethylen cacbonat 
ECD Linh kiện điện sắc 
LCO Liti coban oxit 
Lead-Acid Pin chì axit 
LFP Liti photphat sắt 
LIBs Pin ion liti 
Li-ion Pin sạc liti ion 
LMO Liti mangan oxit 
LR - NMC oxit cobalt mangan niken lithium giàu lithium 
MA Phương pháp hợp kim cơ học (Mechanical Alloying) 
MAA Ủ kích hoạt cơ học (Mechanically Activated Annealing) 
MM Nghiền cơ học (mechanical milling) 
NiBs Pin ion natri 
Ni-Cd Pin niken cadimi 
Ni-MH Pin niken hiđrua kim loại 
NMC Nickenmangan coban oxit 
PC propylene carbonate 
PEO Poly(ethylene oxide)-based electrolytes 
PPG Poly(propylene) glycol 
PTFE Polytetrafluoroethylene 
PVDF Poly(vinylidene fluoride) 
RE Điện cực so sánh (Reference Electrode) 
RM Nghiền phản ứng (Reaction Milling) 
SEI Solid Electrolyte Interphase 
SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscope) 
TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua 
WE Điện cực làm việc 
XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) 
vii 
DANH MỤC BẢNG BIỂU 
Bảng 2.1: Ký hiệu vật liệu LiNixMn2-xO4 với tỷ lệ thay thế Ni x =0; 0,05; 0,1 và 0,2 
tổng hợp bằng phản ứng pha rắn ở 800 C, 850 C và 900 C. .......... 46 
Bảng 2.2: Ký hiệu vật liệu LiNixMn2-xO4 với tỷ lệ thay x =0, 0,05, 0,1 và 0,2 tổng 
hợp bằng sol-gel ở 300 C, 500 C, 700 C và 800 C. ..................... 47 
Bảng 2.3: Ký hiệu vật liệu NaxMnO2 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt ở 185 
C, 1900 C, 195 C, 200 C và 205 C. ........................................... 48 
Bảng 3.1: Giá trị trung bình kích thước hạt LiNixMn2-xO4 chế tạo bằng phương pháp 
sol-gel sau khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ........................................... 66 
Bảng 3.2: Thông số mạng tinh thể của vật liệu LiMn2O4 tổng hợp bằng phương pháp 
sol-gel ở 300C; 500C; 700C và 800C .......................................... 80 
Bảng 3.3: Thông số mạng tinh thể của vật liệu LiMn2O4 tổng hợp bằng phương pháp 
phản ứng pha rắn ở 800C;850C và 900C. ...................................... 80 
Bảng 3.4: Thông số cấu trúc mạng tinh thể tính toán từ kết quả XRD của các mẫu 
G0, G1, G2 và G3 tổng hợp bằng phương pháp sol - gel ở 300 °C; 500 
°C; 700 °C và 800 °C. ............................................................................ 82 
Bảng 3.5: Thông số cấu trúc mạng tinh thể tính toán từ kết quả XRD của các mẫu 
S0, S1, S2 và S3 tổng hợp bằng phương pháp phản ứng pha rắn ở 800 °C; 
850 °C; và 900 °C. ................................................................................. 83 
Bảng 3.6: Thông số cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu LiNixMn2−xO4 với tỷ lệ phân 
tử Ni thay thế (x= 0; 0,1 và 0,2) tổng hợp bằng sol-gel ở 800 °C. ........ 87 
Bảng 4.1: Độ dẫn ion Li của vật liệu LiNixMn2-xO4 tổng hợp bằng pp sol-gel...... 107 
Bảng 4.2: Độ dẫn ion của vật liệu LiNixMn2-xO4 tổng hợp bằng pha rắn .............. 109 
Bảng 4.3: Độ dẫn ion của vật liệu NaxMnO2 tổng hợp bằng thủy nhiệt. ............... 112 
Bảng 4.4: Dung lượng phóng nạp của các mẫu LiNixMn2-xO4 .............................. 118 
Bảng 4.5: Tốc độ đáp ứng dòng của mẫu T205U600 ở các tốc độ quét thế. ......... 119 
Bảng 4.6: Giá trị của các thành phần tương đương trong mạch của phổ tổng trở. 127 
viii 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1: Sự phân bố thị phần của các loại pin hóa học vào năm 2015. ................. 6 
Hình 1.2: Pin điện Baghdad. ..................................................................................... 7 
Hình 1.3: Pin liti ion: a) Cấu hình tổng quát; b) Khi pin phóng điện. ...................... 9 
Hình 1.4: Minh họa ngu ... n2O4", Journal of Alloys and Compounds 474, pp.370-374. 
103.Padhi A., Nanjundaswamy K., Goodenough J. (1997), "Phospho‐olivines as 
positive‐electrode materials for rechargeable lithium batteries", Journal of the 
electrochemical society 144, pp.1188-1194. 
104.Park Y., Woo Lee S., Kim K. H., Min B.-K., Kumar Nayak A., Pradhan D., Sohn 
Y. (2015), "Understanding hydrothermal transformation from Mn2O3 particles to 
Na0.55Mn2O4·1.5H2O nanosheets, nanobelts, and single crystalline ultra-long 
Na4Mn9O18 nanowires", 5, p18275. 
105.Park Y. J., Kim J. G., Kim M. K., Chung H. T., Um W. S., Kim M. H., Kim H. 
G. (1998), "Fabrication of LiMn2O4 thin films by sol–gel method for cathode 
materials of microbattery", Journal of Power Sources 76, pp.41-47. 
106.Prem Kumar T., Ramesh R., Lin Y. Y., Fey G. T.-K. (2004), "Tin-filled carbon 
nanotubes as insertion anode materials for lithium-ion batteries", 
Electrochemistry Communications 6, pp.520-525. 
107.Purwaningsih D., Roto R., Sutrisno H. (2016), "Synthesis of LiNix Mn2-xO4 by 
low-temperature solid-state reaction and its microstructure", IOP Conference 
Series: Materials Science and Engineering 107, pp.012-033. 
108.Ragupathy P., Vasan H. N., Munichandraiah N. (2010), "Microwave driven 
hydrothermal synthesis of LiMn2O4 nanoparticles as cathode material for Li-ion 
batteries", Materials Chemistry and Physics 124, pp.870-875. 
109.Raju V., Rains J., Gates C., Luo W., Wang X., Stickle W. F., Stucky G. D., Ji X. 
(2014), "Superior Cathode of Sodium-Ion Batteries: Orthorhombic V2O5 
Nanoparticles Generated in Nanoporous Carbon by Ambient Hydrolysis 
Deposition", Nano Letters 14, pp.4119-4124. 
110.Rossouw M. H., de Kock A., de Picciotto L. A., Thackeray M. M., David W. I. 
F., Ibberson R. M. (1990), "Structural aspects of lithium-manganese-oxide 
electrodes for rechargeable lithium batteries", Materials Research Bulletin 25, 
pp.173-182. 
111.Ruffo R., Fathi R., Kim D. J., Jung Y. H., Mari C. M., Kim D. K. (2013), 
"Impedance analysis of Na0.44MnO2 positive electrode for reversible sodium 
batteries in organic electrolyte", Electrochimica Acta 108, pp.575-582. 
X 
112.Rui M., Handong J., Hongmin Z., Shuqiang J. (2016), "Ultra-long Nanorods of 
Single-crystalline Na0.44MnO2 as Cathode Materials for Sodium-ion Batteries", 
International Journal of Electrochem science 11, pp.7242-7253. 
113.Sauvage F., Laffont L., Tarascon J. M., Baudrin E. (2007), "Study of the 
Insertion/Deinsertion Mechanism of Sodium into Na0.44MnO2", Inorganic 
Chemistry 46, pp.3289-3294. 
114.Shannon R. (1976), "Revised effective ionic radii and systematic studies of 
interatomic distances in halides and chalcogenides", Acta Crystallographica 
Section A 32, pp.751-767. 
115.Shi S., Wang D.-s., Meng S., Chen L., Huang X. (2003), "First-principles studies 
of cation-doped spinel LiMn2O4 for lithium ion batteries", Physical Review B 67, 
p115130. 
116.Shin J., Jung H., Kim Y., Kim J. (2014), "Carbon-coated V2O5 nanoparticles 
with enhanced electrochemical performance as a cathode material for lithium ion 
batteries", Journal of Alloys and Compounds 589, pp.322-329. 
117.Sivakumar P., Nayak P. K., Markovsky B., Aurbach D., Gedanken A. (2015), 
"Sonochemical synthesis of LiNi0.5Mn1.5O4 and its electrochemical performance 
as a cathode material for 5 V Li-ion batteries", Ultrasonics Sonochemistry 26, 
pp.332-339. 
118.Smaha R. W., Roudebush J. H., Herb J. T., Seibel E. M., Krizan J. W., Fox G. 
M., Huang Q., Arnold C. B., Cava R. J. (2015), "Tuning Sodium Ion 
Conductivity in the Layered Honeycomb Oxide Na3–xSn2–xSbxNaO6", 
Inorganic Chemistry 54, pp.7985-7991. 
119.Su D., Wang G. (2013), "Single-Crystalline Bilayered V2O5 Nanobelts for High-
Capacity Sodium-Ion Batteries", ACS Nano 7, pp.11218-11226. 
120.Su D. W., Dou S. X., Wang G. X. (2014), "Hierarchical orthorhombic V2O5 
hollow nanospheres as high performance cathode materials for sodium-ion 
batteries", Journal of Materials Chemistry A 2, pp.11185-11194. 
121.Subramania A., Angayarkanni N., Vasudevan T. (2007), "Effect of PVA with 
various combustion fuels in sol–gel thermolysis process for the synthesis of 
LiMn2O4 nanoparticles for Li-ion batteries", Materials Chemistry and Physics 
102, pp.19-23. 
122.Tabuchi M., Ado K., Masquelier C., Matsubara I., Sakaebe H., Kageyama H., 
Kobayashi H., Kanno R., Nakamura O. (1996), "Electrochemical and magnetic 
properties of lithium manganese oxide spinels prepared by oxidation at low 
temperature of hydrothermally obtained LiMnO2", Solid State Ionics 89, pp.53-
63. 
123.Takahashi M., Yoshida T., Ichikawa A., Kitoh K., Katsukawa H., Zhang Q., 
Yoshio M. (2006), "Effect of oxygen deficiency reduction in Mg-doped Mn-
XI 
spinel on its cell storage performance at high temperature", Electrochimica Acta 
51, pp.5508-5514. 
124.Tepavcevic S., Xiong H., Stamenkovic V. R., Zuo X., Balasubramanian M., 
Prakapenka V. B., Johnson C. S., Rajh T. (2012), "Nanostructured Bilayered 
Vanadium Oxide Electrodes for Rechargeable Sodium-Ion Batteries", ACS Nano 
6, pp.530-538. 
125.Tevar A. D., Whitacre J. F. (2012) "Relating Synthesis Conditions and 
Electrochemical Performance for the Sodium Intercalation Compound 
Na4Mn9O18 in Aqueous Electrolyte", Journal of The Electrochemical Society 
157, pp.A870-A875. 
126.Thackeray M. M., David W. I. F., Bruce P. G., Goodenough J. B. (1983), 
"Lithium insertion into manganese spinels", Materials Research Bulletin 18, 
pp.461-472. 
127.Tian S., Xing A., Tang H., Bao Z., Wu G. (2014), "Enhanced cycling stability of 
TiO2-coated V2O5 nanorods through a surface sol-gel process for lithium ion 
battery applications", Journal of Materials Chemistry A 2, pp.2896-2900. 
128.Trócoli R., Franger S., Cruz M., Morales J., Santos-Peña J. (2014), "Improving 
the electrochemical properties of nanosized LiFePO4-based electrode by boron 
doping", Electrochimica Acta 135, pp.558-567. 
129.Venkatesh G., Pralong V., Lebedev O. I., Caignaert V., Bazin P., Raveau B. 
(2014), "Amorphous sodium vanadate Na1.5+yVO3, a promising matrix for 
reversible sodium intercalation", Electrochemistry Communications 40, pp.100-
102. 
130.Wang C.-H., Yeh Y.-W., Wongittharom N., Wang Y.-C., Tseng C.-J., Lee S.-
W., Chang W.-S., Chang J.-K. (2015), "Rechargeable Na/Na0.44MnO2 cells with 
ionic liquid electrolytes containing various sodium solutes", Journal of Power 
Sources 274, pp.1016-1023. 
131.Wang F. X., Xiao S. Y., Shi Y., Liu L. L., Zhu Y. S., Wu Y. P., Wang J. Z., Holze 
R. (2013), "Spinel LiNixMn2−xO4 as cathode material for aqueous rechargeable 
lithium batteries", Electrochimica Acta 93, pp.301-306. 
132.Wang H., Gao X., Feng J., Xiong S. (2015), "Nanostructured V2O5 arrays on 
metal substrate as binder free cathode materials for sodium-ion batteries", 
Electrochimica Acta 182, pp.769-774. 
133.Wang S., Li P., Shao L., Wu K., Lin X., Shui M., Long N., Wang D., Shu J. 
(2015), "Preparation of spinel LiNi0.5Mn1.5O4 and Cr-doped LiNi0.5Mn1.5O4 
cathode materials by tartaric acid assisted sol–gel method", Ceramics 
International 41, pp.1347-1353. 
134.Wang Y., Xiao R., Hu Y.-S., Avdeev M., Chen L. (2015), "P2-Na0.6[Cr0.6Ti0.4]O2 
cation-disordered electrode for high-rate symmetric rechargeable sodium-ion 
batteries", Nature Communications 6, p6954. 
XII 
135.Wang Z., Wang Z., Guo H., Peng W., Li X. (2015), "Improving the cycling 
stability of LiCoO2 at 4.5 V through co-modification by Mg doping and 
zirconium oxyfluoride coating", Ceramics International 41, pp.469-474. 
136.Wei W., Sneha S., Jiang C., Ann R., Whitacrea a. J. F. (2015), "Relating 
Electrolyte Concentration to Performance and Stability for 
NaTi2(PO4)3/Na0.44MnO2 Aqueous Sodium-Ion Batteries", Journal of The 
Electrochemical Society 16, pp.A803-A808. 
137.Wei Y., Kim K.-B., Chen G. (2006), "Evolution of the local structure and 
electrochemical properties of spinel LiNi0Mn2−xO4 (0≤x≤0.5)", Electrochimica 
Acta 51, pp.3365-3373. 
138.Wei Y., Nam K. W., Kim K. B., Chen G. (2006), "Spectroscopic studies of the 
structural properties of Ni substituted spinel LiMn2O4", Solid State Ionics 177, 
pp.29-35. 
139.Wen S.-J., Richardson T. J., Ma L., Striebel K. A., Ross P. N., Cairns E. J. 
(1996), "FTIR Spectroscopy of Metal Oxide Insertion Electrodes: A New 
Diagnostic Tool for Analysis of Capacity Fading in Secondary LiMn2O4 Cells", 
Journal of The Electrochemical Society 143, pp.L136-L138. 
140.Whitacre J. F., Tevar A., Sharma S. (2010), "Na4Mn9O18 as a positive electrode 
material for an aqueous electrolyte sodium-ion energy storage device", 
Electrochemistry Communications 12, pp.463-466. 
141.Whittingham M. S., Zavalij P. Y. (2000), "Manganese dioxides as cathodes for 
lithium rechargeable cells: the stability challenge", Solid State Ionics 131, 
pp.109-115. 
142.Wu B., Ren Y., Li N. (2011) "LiFePO4 Cathode Material, in Electric Vehicles - 
The Benefits and Barriers", S. Soylu, Editor. 2011, InTech: Rijeka. p. Ch. 11. 
143.Wu C., Wu F., Chen L., Huang X. (2002), "X-ray diffraction and X-ray 
photoelectron spectroscopy analysis of Cr-doped spinel LiMn2O4 for lithium ion 
batteries", Solid State Ionics 152, pp.335-339. 
144.Xia Y., Yoshio M. (1997), "Optimization of Spinel Li1+xMn2−yO4 as a 4 V Li‐
Cell Cathode in Terms of a Li‐Mn‐O Phase Diagram", Journal of The 
Electrochemical Society 144, pp.4186-4194. 
145.Xia Y., Yoshio M. (1996), "An Investigation of Lithium Ion Insertion into Spinel 
Structure Li‐Mn‐O Compounds", Journal of The Electrochemical Society 143, 
pp.825-833. 
146.Xifei L., Youlong X., Chunlei W. (2009), "Suppression of Jahn–Teller distortion 
of spinel LiMn2O4 cathode", Journal of Alloys and Compounds 479, pp.310–
313. 
147.Xin G., Xiaowei L., Liqiang X., Huayun X., Jian Y., Yitai Q. (2012), "Synthesis 
of Spinel LiNixMn2-xO4 (x=0, 0.1, 0.16) and Their High Rate Charge-Discharge 
Performances ", Int. J. Electrochem. Sci 7, pp. 2504 - 2512 
XIII 
148.Xu B., Meng S. (2010), "Factors affecting Li mobility in spinel LiMn2O4—A 
first-principles study by GGA and GGA+U methods", Journal of Power Sources 
195, pp.4971-4976. 
149.Yang S., Song Y., Zavalij P. Y., Stanley Whittingham M. (2002), "Reactivity, 
stability and electrochemical behavior of lithium iron phosphates", 
Electrochemistry Communications 4, pp.239-244. 
150.Yang Z., Jiang Y., Xu H.-H., Huang Y.-H. (2013), "High-performance porous 
nanoscaled LiMn2O4 prepared by polymer-assisted sol–gel method", 
Electrochimica Acta 106, pp.63-68. 
151.Ye S. H., Lv J. Y., Gao X. P., Wu F., Song D. Y. (2004), "Synthesis and 
electrochemical properties of LiMn2O4 spinel phase with nanostructure", 
Electrochimica Acta 49, pp.1623-1628. 
152.Yi T.-F., Hao C.-L., Yue C.-B., Zhu R.-S., Shu J. (2009), "A literature review 
and test: Structure and physicochemical properties of spinel LiMn2O4 
synthesized by different temperatures for lithium ion battery", Synthetic Metals 
159, pp.1255-1260. 
153.Yi T.-F., Zhu Y.-R. (2008), "Synthesis and electrochemistry of 5V 
LiNi0.4Mn1.6O4 cathode materials synthesized by different methods", 
Electrochimica Acta 53, pp.3120-3126. 
154.Yi T.-F., Zhu Y.-R., Zhu R.-S. (2008), "Density functional theory study of 
lithium intercalation for 5 V LiNi0.5Mn1.5O4 cathode materials", Solid State 
Ionics 179, pp.2132-2136. 
155.Yu Z.-m., Zhao L.-c. (2007), "Structure and electrochemical properties of 
LiMn2O4", Transactions of Nonferrous Metals Society of China 17, pp.659-664. 
156.Yuan D., Hu X., Qian J., Pei F., Wu F., Mao R., Ai X., Yang H., Cao Y. (2014), 
"P2-type Na0.67Mn0.65Fe0.2Ni0.15O2 Cathode Material with High-capacity for 
Sodium-ion Battery", Electrochimica Acta 116, pp.300-305. 
157.Zeng R.-h. L., Dong-sheng W.-s., Huang L., Qi-ming Zhao L.-z. (2007), 
"Insertion/removal kinetics of lithium ion in spinel LiCuxMn2-xO4", Transactions 
of Nonferrous Metals Society of China 17, pp.1312-1318. 
158.Zhang B. H., Liu Y., Chang Z., Yang Y. Q., Wen Z. B., Wu Y. P., Holze R. 
(2014), "Nanowire Na0.35MnO2 from a hydrothermal method as a cathode 
material for aqueous asymmetric supercapacitors", Journal of Power Sources 
253, pp.98-103. 
159.Zhang C., Liang Y., Yao L., Qiu Y. (2014), "Synthesis and characterization of 
LiFePO4-carbon nanofiber with Ti4 + substitution by electrospinning and thermal 
treatment", Solid State Ionics 267, pp.74-79. 
160.Zhang Q., Mei J., Xie X., Wang X., Zhang J. (2015), "Solution combustion 
synthesis and enhanced electrochemical performance Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 
XIV 
nanoparticles by controlling NO3–/CH3COO– ratio of the precursors", Materials 
Research Bulletin 70, pp.397-402. 
161.Zhang T., Li D., Tao Z., Chen J. (2013), "Understanding electrode materials of 
rechargeable lithium batteries via DFT calculations", Progress in Natural 
Science: Materials International 23, pp.256–272. 
162.Zhang W.-J. (2011), "Structure and performance of LiFePO4 cathode materials: 
A review", Journal of Power Sources 196, pp.2962-2970. 
163.Zhang X.-F., Wang K.-X., Wei X., Chen J.-S. (2011), "Carbon-Coated V2O5 
Nanocrystals as High Performance Cathode Material for Lithium Ion Batteries", 
Chemistry of Materials 23, pp.5290-5292. 
164.Zhang X., Cheng F., Zhang K. L., Yang Y., Liang S., Chen J., Chen J. (2012), 
"Facile polymer-assisted synthesis of LiNi0.5Mn1.5O4 with a hierarchical micro-
nano structure and high rate capability", RSC Advances 2, pp.5669-5675. 
165.Zhao M., Song X., Wang F., Dai W., Lu X. (2011), "Electrochemical 
performance of single crystalline spinel LiMn2O4 nanowires in an aqueous 
LiNO3 solution", Electrochimica Acta 56, pp.5673-5678. 
166.Zhao M., Zhang W., Qu F., Wang F., Song X. (2014), "Good discharge capacities 
of NaV6O15 material for an aqueous rechargeable lithium battery", 
Electrochimica Acta 138, pp.187-192. 
167.Zhao M., Zhang W., Qu F., Wang F., Song X. (2014), "Good discharge capacities 
of NaV6O15 material for an aqueous rechargeable lithium battery", 
Electrochimica Acta 138, pp.187-192. 
168.Zhao W., Kirie H., Tanaka A., Unno M., Yamamoto S., Noguchi H. (2014), 
"Synthesis of metal ion substituted P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2 cathode material with 
enhanced performance for Na ion batteries", Materials Letters 135, pp.131-134. 
169.Zhong Q., Bonakdarpour A., Zhang M., Gao Y., Dahn J. R. (1997), "Synthesis 
and Electrochemistry of LiNixMn2−x O4", Journal of The Electrochemical Society 
144, pp.205-213. 
XV 
PHỤ LỤC 
Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu thay thế Niken và Vanadi cho Mangan. 
Giản đồ XRD mẫu LiNixvyMn2-x-yO4(x=0,025; y=0,025) tổng hợp bằng phương 
pháp phản ứng pha rắn ở 600 °C 
Giản đồ XRD mẫu LiNixvyMn2-x-yO4(x=0,025; y=0,025) tổng hợp bằng phương 
pháp phản ứng pha rắn ở 900 °C. 
XVI 
Giản đồ XRD mẫu LiNixvyMn2-x-yO4(x=0,05; y=0,05) tổng hợp bằng phương pháp 
phản ứng pha rắn ở 900 °C. 
XVII 
XVIII 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_che_tao_va_khao_sat_tinh_chat_trao_doi_io.pdf