بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه، نانواکسید فلزی برای اصلاح آند اکسید گرافیت باتریهای یون لیتیم مورد بررسی قرار گرفته است . اکسید فلزی آهن به-صورت پودر در ابعاد نانو بهصورت پراکنده شده در مواد فعال استفاده شده است .در مطالعه حاضر، برای الکترولیت از مخلوط اتیلن کربنات: دیمتیل کربنات - EC: DMC - به نسبت 1 : 1 بهعنوان حلال و نمک LiClO4 استفاده شده است. الکترود - اکسید گرافیت نانواکسید فلزی آهن - توسط روش کرونوپتانسیومتری آزمایش شده است. خصوصیات الکتروشیمیایی الکترود نانواکسید فلزی اصلاح شده نشانگر تغییر در بازده کلمبیک و ظرفیت غیر قابل برگشت است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که اکسید فلزی میتواند یک اصلاح کننده مناسب از الکترودهای آند برای کاربرد در باتریهای یون لیتیم باشد.
کلمات کلیدی باتری یون لیتیم، نانواکسید فلز، گرافیت اکسید ، مواد آند، الکترولیت
مقدمه
عرضه و مصرف انرژی همواره یکی از عوامل مهم و حیاتی برای این باتریهای یون لیتیم توسط شرکت سونی در ماه ژوئن سال توسعهی هر جامعه است که بیشترین اثر را بر روی فعالیت انسانی 1991 منشر شد. تلاش بسیاری در جهت بهبود باتریهای نشان میدهد. در طول دو قرن گذشته، وابستگی به سوختهای یون لیتیم به خصوص از نظر محتوای انرژی و قدرت، طول عمر، فسیلی در جهان بطور گستردهای افزایش یافته است. علاوه بر این، هزینه و ایمنی انجام شده است.
جایگزینی الکترودهای فلز لیتیم با رشد مداوم جمعیت جهان و هم چنین بهبود قابل توجه در کیفیت موادی فعالتر از لیتیم آغاز شده است. اولین مادهی معرفی شده در زندگی، تقاضا برای افزایش انرژی را بیشتر نموده که به زودی فراتر بازار برای ساخت آند، گرافیت میباشد، که این بهدلیل ویژگیهای از ظرفیت تولید خواهد شد. به دلایل اقتصادی و زیست محیطی و با منحصر به فرد گرافیت در شرایط ایمنی، ظرفیت چرخهای و ولتاژ کم توجه به اهمیت انرژیهای تجدیدپذیر و حمل و نقل با خودروهای هنگام درج لیتیم است.
حداکثر ظرفیت نظری گرافیت 372 میلی الکتریکی بهمنظور کاهش تولید گازهای گلخانهای مانند دی اکسید آمپر ساعت بر گرم و ظرفیت عملی آن بهطور کلی حدود 350 میلی کربن، نیاز به توسعهی منابع انرژی با تاثیرکمتری بر محیط زیست آمپر ساعت بر گرم گزارش شده است. با این حال، گرافیت دارای ضروری شده است. این موارد ضرورت مدیریت انرژی الکتروشیمیایی بسیاری از نواقص در ساختار خود است که مربوط به عملکرد ضعیف را بهعنوان یکی از عمدهترین تحولات تکنولوژی در قرن 21 مشخص تحت برخی از شرایط خاص بهعنوان مثال درجه حرارت پایین، نرخ
میکند.
در این زمینه، فناوری باتری یون لیتیم گزینهی شارژ دشارژ بالا، برگشتناپذیر بودن و ظرفیت بالا در چرخهی اول امیدوارکنندهای برای تامین انرژی اتومبیلهای برقی آینده و وسایل میباشد. در سالهای اخیر، علاقه به درج استخراج لیتیم در نقلیه هیبریدی 1و الکتریکی 2در بازار است. مهمترین فعالیتها و اکسیدهای نانو با توجه به خواص الکتروشیمیایی بهبود یافتهی آنها، توسعه در زمینه باتریهای لیتیم در 20 سال گذشته، بیشتر تحقیق 12افزایش یافته است.
تاراسکون و همکاران انواع نانو اکسیدهای فلزات و تلاش بر روی سلولهای قابل شارژ بوده است . واسطه، از جمله کبالت اکسید - CoO - ، منگنز دی اکسید ، برای اولین بار تلاش برای تجاری کردن باتریهای لیتیم قابل آهن اکسید - Fe2O3 - ، مس اکسید - CuO - ، و غیره را سنتز و به شارژ با شکست مواجه شد، که این بهدلیل بیثباتی ذاتی در فلز لیتیم عنوان مواد آند در باتریهای لیتیم آزمایش و نتیجهی عالی که از به عنوان آند بوده است.
اولین باتری لیتیم قابل شارژ توسط اکسون 3 خود در خواص الکتروشیمیایی نشان دادهاند را بررسی کردند در اوایل سال 1970 تجاری شد. الکترود مثبت دی سولفید تیتانیم ،به طور مثال اخیرآ استفاده از اکسیدهای فلزی بخصوص آهن - TiS2 - دارای یک ترکیب افزایشی با یک ساختار لایه لایه، لیتیم اکسید مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است که برای فلزی بهعنوان آند و پرکلرات لیتیم در دی اگزالان بهعنوان نمونه میتوان به کار تحقیقاتی آقای لیان و همکارانش بر روی الکترولیت در آن مورد استفاده قرار گرفته بود.
مشکل اصلی استفاده از نانو کرههای آهن اکسید به همراه گرافن به عنوان در بیثباتی الکترولیتهای غیرآبی در این باتریها تماس با لیتیم بود کامپوزیتی برای ساخت آند باتری یون لیتیم اشاره کرد. در این که با تشکیل رسوب نامنظم لیتیم فلزی منجر به تشکیل دندریت 6در تحقیق محققان توانسته اند به ظرفیت دشارژ 110 میلی آمپر ساعت سطح آند و در نتیجه ایجاد سوراخ و تخریب سلول و تولید حرارت بر گرم و سرعت جریان بسیار بالای 40 آمپر بر گرم و بازده کلمبیک سریع و انفجار و آتشسوزی میشد. علاوه بر این در طی فرآیند 99/5 درصد برسند.
دشارژ، لیتیم ممکن است با برش دندریت، درون الکترولیت حل شود کاهش اندازه و ابعاد منجر به افزایش قابل توجه در سرعت ورود و تشکیل لیتیم جدا شده از سطح آند را دهد. رویکردی که به دنبال یا خروج یون لیتیم شده است، زیرا فاصله انتقال یون لیتیم را به حل مشکلات ایمنی در سلولهای مصرف کننده با لیتیم فلزی در حداقل میرساند همچنین میتوان با کم کردن طول مسیر نفوذ، تا اوایل سال 1980 بررسی شده است، جایگزین کردن مادهای به جای حد نانومتر، سینتیک واکنش را افزایش داد و بهعبارت بهتر با کاهش لیتیم با پتانسیل قابل توجهی پایینتر از استاندارد مورد استفاده در طول مسیر نفوذ، یون لیتیم فرآیند نفوذ را با سرعت بیشتری انجام الکترود مثبت بود.
اصل انتقال یون برای اولین بار توسط ارمند و میدهد. البته حالت جامد یونهای لیتیم تنها پارامتری نیست که بر اسکروساتی9و همکارانشان پیشنهاد شد و توسعه این مفهوم باتری روی سینتیکهای واکنشهای الکتروشیمیایی تأثیر میگذارند بلکه که در آن آند، مانند کاتد از مواد حاوی یون لیتیم استفاده میکند، پارامترهای دیگری نیز در این امر دخیل هستند. با به کار گیری نانو منجر بهاصطلاح یون لیتیم - Li-ion - شد. نخستین سری تجاری ذرات، انتقال الکترون در داخل ذرات با سرعت بیشتری انجام می شود مرکز پژوهش های صنعتی و معدنی پتروگس، شود و این موضوع برای یونهای لیتیم نیز معتبر است.
مساحت این لایهی متراکم از اکسیدها پس ازقرارگیری لیتیم، بخشی از سطح بالا سبب افزایش سطح تماس ذره با الکترولیت میشود و این فیلم SEI میشود، و مانع از تجزیه الکترولیت، بهوسیله کاهش امر در نهایت به افزایش سرعت جریان یون لیتیم در سطح مشترک فعالیت صفحات لبه ساختار گرافیت میشود. علاوه بر این، فرآیند میانجامد.
در گرافیت، اتمهای کربن در لایههای مجزایی با هم اکسیداسیون با تولید نانوکانالها و یا حفرههای ریز همراه است، که پیوند برقرار کردهاند. این لایهها روی هم قرار گرفته و با پیوند میتواند بهعنوان سایتهای میزبان، ورودیها و حفرهها را برای ضعیفی بهم متصل شدهاند. هیبریداسیون اتمهای کربن در گرافیت، ذخیرهسازی لیتیم برگشت پذیر فعال کنند. اساس کار باتریهای به شکل sp2 است.
از گرافیت ورقهای نیز برای ساخت کامپوزیتهای قابل شارژ لیتیمی بر جذب و آزادسازی الکتروشیمیایی لیتیم در هر پلیمری میتوان استفاده کرد. پایین بودن مقاومت الکتریکی گرافیت دو الکترود آند و کاتد استوار میباشد. یک باتری ایدهال ظرفیت از خصوصیات بارز آن است که باعث افزایش هدایت الکتریکی انرژی بالا، زمان شارژ کم و دشارژ طولانی دارد ظرفیت با اشباع تراکم کامپوزیتها میگردد.
رویکرد عمده مربوط به اصلاح الکترود گرافیت لیتیم در الکترودها تعیین میشود. در طی فرآیند شارژ، با اعمال یک عمدتاً شامل اکسیداسیون خفیف، اکسیدهای فلزی، پوشش با پلیمر جریان مثبت ثابت، لیتیم موجود در الکترولیت در مجاورت الکترود و پوشش با انواع دیگری از کربن است. اخیراً استفاده از کامپوزیت آند تجزیه میشود. یونهای Li+ موجود در الکترولیت، ممکن است های گرافیت و پلیمرهای هادی در باتریهای قابل شارژ هم بهعنوان جذب گرافیت و نانوذره در الکترود آند و روی الکترود پخش شوند و کاتد و هم بهعنوان آند مورد توجه قرار گرفته است. اکسیداسیون در درون الکترود حاوی گرافیت اکسید و نانوذره درج شوند.
تا وقتی گرافیت در کاهش واکنش اتمهای کربن در لبه ماتریس گرافیت و به که این فرآیند ادامه داشته باشد ولتاژ رو به افزایش است و شارژ ادامه تبع آن افزایش در ظرفیت برگشت و بازده کولمبیک در اولین دارد. واکنش آندی در طی شارژ و دشارژ شامل درج لیتیم و درج چرخهی شارژ و دشارژ باطری نقش مؤثر دارد. دومین اثر از واکنش زدایی آن است. در این مرحله با گذشت زمان، ولتاژ دو سر الکترود اکسیداسیون، تشکیل یک لایهی متراکم از اکسیدهایی مانند های آند و کاتد افزایش مییابد تا جایی که گرافیت و نانوذره اشباع کربونیل، کربوکسیل و هیدروکسیل بر روی ساختار گرافیت شده و دیگر امکانی برای افزایش لیتیم نباشد.
برای دشارژ لیتیمهای است و در هنگام قرارگیری یون های لیتم ، تشکیل فیلمی ذخیره شده در الکترود آند، با معکوس کردن جهت جریان یعنی نفوذپذیر برای لیتیم به نام الکترولیت جامد سطحی SEI مؤثرتری اعمال شدت جریان منفی در مدار، از الکترود آند جدا شده و به را میدهد. محلول اضافه میشود. با کم شدن لیتیمهای موجود در الکترود آند، ولتاژ کاهش مییابد و این کاهش، یعنی خارج شدن تمامی لیتیمهای موجود در الکترود کار ادامه خواهد داشت.
