16898

بررسي انواع افزودني‌هاي هادي مورد استفاده در آندهاي سيليكوني باتري‌هاي ليتيوم-يون سمينار كارشناسي ارشد گرايش شناسايي و انتخاب مواد

1401

دكتر مسعود هاشمي نياسري و دكتر سميه اعلم الهدي

-

در عصر حاضر پيشرفت چشمگير صنعت الكترونيك، توسعه‌ي خودرو‌هاي الكتريكي و هيبريدي و وسايل الكترونيكي قابل حمل همچون تلفن همراه، لپتاپ و... منجر به افزايش تقاضا براي سيستم‌هاي ذخيره‌سازي انرژي‌ شده اند. در ميان خيل باتري‌هاي ثانويه‌ي موجود، باتري‌هاي ليتيوم يون به دليل مزاياي متعدد مورد توجه قرار گرفته اند. باتري‌هاي ليتيوم-يون يكي از انواع باتري‌هاي قابل شارژ هستند، كه از چهار بخش آند، كاتد، الكتروليت و جدا‌كننده تشكيل شده اند. رايج‌ترين آند مورد استفاده در باتري‌هاي ليتيوم-يون گرافيت است. با اين حال، توسعه‌ي بيشتر اين آند‌ها به دليل ظرفيت تئوري پايين آنها محدود شده و محققان به سمت تحقيق مواد آند جديد روي آورده‌اند. آند مبتني بر سيليكون با توجه به فراواني بالا، سازگاري با محيط زيست، هزينه كم، ظرفيت بالا و پتانسيل تخليه‌ي پايين به‌عنوان يكي از اميدواركننده‌ترين آند‌ها براي باتري‌هاي ليتيوم–يون پرانرژي مورد مطالعه قرار گرفته است. علي رغم ويژگي‌هاي مطلوب ذكر شده براي آند‌هاي سيليكوني، تغييرات انبساط حجمي بالاي اين آند‌ها (حدود 400 %) منجر به پودر شدگي و در نتيجه كاهش ظرفيت آنها مي‌شود. به طور كلي، هدايت الكتريكي ضعيف، تغييرات حجم زياد، و تشكيل لايه‌ي ناپايدار فاز مياني جامد-الكتروليت مانع استفاده از ظرفيت بالاي سيليكون در چرخه‌هاي طولاني و تجاري شدن گسترده‌ي آنها شده است. محققان استراتژي‌هاي مختلفي را جهت بهبود عملكرد الكتروشيميايي آند‌هاي سيليكوني پيشنهاد كرده‌اند. طراحي منطقي آند يك راه حل موثر براي چالش‌هاي فعلي در آندهاي سيليكوني است. نانوساختارهاي سيليكوني جديد ( نانولوله ها، نانوسيم‌ها، نانوذرات و...) با طراحي‌هاي ساختاري متفاوت براي افزايش تحمل شكست، كاهش انبساط حجمي و همچنين افزايش انتقال يون‌‌ها و الكترون‌ها طراحي و ساخته شده‌اند. از سوي ديگر، كامپوزيت كردن سيليكون با ساير مواد مثل گرافن و نانولوله‌‌ي كربني نيز روشي ديگر براي مقابله با چالش‌هاي موجود بر سر راه آند‌هاي سيليكوني است، كه مي‌تواند باعث افزايش ظرفيت، پايداري و تشكيل لايه‌ي فاز مياني جامد- الكتروليت پايدار شود. علاوه بر اين، رسانايي بسيار پايين سيليكون باعث شده است، كه مطالعات بسياري به بررسي مواد افزودني به آند‌هاي مبتني بر سيليكون بپردازند. تركيبات فلزي رسانا نيز براي ساخت كامپوزيت‌هاي مبتني بر سيليكون مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در واقع، توزيع عناصر رسانا ولي غيرغعال (مانند مس) در آند‌هاي مبتني بر سيليكون مي‌توانند منجر به بهبود رسانايي الكتريكي، افزايش اتصال الكتريكي بين ذرات سيليسيوم و ليتيوم، كاهش مقاومت آند و به طور كلي بهبود عملكرد آند شود. (واژه‌هاي كليدي: باتري ليتيوم يون – آند – كامپوزيت بر پايه‌ي سيليكون – افرودني‌هاي رسانا )

9/13/2023 12:00:00 AM

89824

1404/12/05

"Investigation of Conductive Additives Used in Silicon Anodes of Lithium-Ion Batteries"

واژه‌هاي كليدي: باتري ليتيوم يون – آند – كامپوزيت بر پايه‌ي سيليكون – افرودني‌هاي رسانا

Lithium-ion battery, Anode, Silicon-based composite, Conductive additives