30285

بررسي قلع به عنوان آند در باتري هاي ليتيمي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد گرايش شناسايي و انتخاب مواد فلزي

1390

1398/12/28

دكتر ميرحبيبي

مواد

باتري هاي ليتيم-يون (LiBs) با توجه به انرژي و تراكم توان بالا به طور گسترده اي به عنوان منبع تغذيه بسياري از دستگاه هاي الكترونيكي استفاده مي شوند. تقاضاي روزافزون براي دستگاه هاي الكترونيكي، ابزارهاي قابل حمل و وسايل نقليه هيبريدي و تمام الكتريكي نيازمند باتري هايي با ظرفيت و دوام بالاتر است. آندهاي گرافيتي تجاري كه در باتري هاي ليتيم-يون استفاده مي شود، با ظرفيت جرمي mAhg-1 372 و ظرفيت حجمي mAhcm-3 818 رفتار سيكلي مناسبي دارند. امروزه قلع بدليل ظرفيت جرمي و حجمي بالاتر (mAhg-1 992 وmAhcm-3 7262)يكي از مواد مهم براي الكترودهاي منفي باتري هاي ليتيم-يون محسوب مي شود. يكي از مشكلات در باتري هاي ليتيمي اتصال كوتاه ايجاد شده بين آند و كاتد پس از انجام تعداد سيكل مشخص شارژ و دشارژ مي باشد. از آنجا كه همواره تلاش براي افزايش عمر باتري هاست ( افزايش تعداد سيكل هاي شارژ و دشارژ ) و يكي از مواردي كه در باتري هاي ليتيمي با آند قلع گزارش شده است اتصال كوتاه به واسطه ي تشكيل ويسكرهاي قلع مي باشد در فرايند شارژ و دشارژ، كه تنش هاي فشاري و كششي ناشي از ورود و خروج ليتيم به ساختار شبكه اي قلع( آند) به احتمال زياد نيروي محرك براي رشد و تغيير ساختار قلع خواهد بود كه اين تغيير ساختار مي تواند منجر به عبور قلع از جداساز شود و همين موضوع مي تواند يكي از دلايل اتصال كوتاه باشدتشكيل ويسكرهاي قلع مي باشد كه با رشد اين ويسكر ها در بر روي الكترود پايه ي قلع امكان عبور از جداساز و بوجود آمدن اتصال كوتاه در باتري وجود دارد.در اين پروژه راهكاري براي ساخت آند بر پايه ي قلع داده شده است كه در فرايند شارژ و دشارژ، كه تنش هاي فشاري و كششي ناشي از ورود و خروج ليتيم به ساختار شبكه اي قلع( آند) به احتمال زياد نيروي محرك براي رشد و تغيير ساختار قلع خواهد بود كه اين تغيير ساختار مي تواند منجر به عبور قلع از جداساز شود و همين موضوع مي تواند يكي از دلايل اتصال كوتاه باشد. در اين تحقيق لايه نازكي از قلع كه با روش PVD روي سطح ايجاد كرده ايم را به عنوان آند وارد چرخه ي شارژ و دشارژ يك سلول الكترشيميايي كه كاتد آن ليتيم خالص مي باشد ، مي نماييم و اتفاقات مشاهده شده را بررسي مي كنيم.

1402/10/10

Investigation of tin as anode in lithium batteries

3/18/2021 12:00:00 AM

Due to tin’s (Sn) high hypothetical energy capacity, it is a good substitute for anode (negative electrode) lithium-ion batteries. In this project we will examine an observation of the formation of tin whiskers on a thin layer of tin after adding lithium and also removing lithium. The compressive stress produced by electrochemically adding lithium to a thin layer of tin is likely to be the driving force for the growth of tin whiskers. Therefore, we need to consider the issue of the growth of tin whiskers on tin electrodes, because tin whiskers may pass through the separator and make a short circuit with the electrochemical cell. Lithium-ion batteries (LiBs) are widely used as a power supply for many electronic devices due to their high power and density. The increasing demand for electronic devices, portable devices and hybrid vehicles and all-electrical devices, require higher capacity and durable batteries. Commercial graphite anodes used in lithium-ion batteries have good cyclic behavior with a mass capacity of 372 mAhg-1 and a volume capacity of 818 mAhcm-3. Today, Tin is one of the most important materials for the negative electrodes of lithium-ion batteries due to its higher mass and volume capacity (992 mAhg-1, 7262 mAhcm-3).

باتري ليتيمي , ويسكر قلع , آند باتري ليتيومي

Lithium Battery , Tin Whisker , Lithium Battery Anode

Mohamad Amin Rahimipour

Dr Alireza Mirhabibi