33316

بهبود چرخه پذيري اكسيدهاي آهن به عنوان آند باتري هاي ليتيوم-يون با افزودن همزمان مقادير متفاوت مكسن و اكسيد گرافن كاهش يافته

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1400

1403/6/20

سيدمرتضي مسعود پناه

/

دانشكده مهندسي مواد و متالورژي

كاربرد عملي 4O3Fe ، با وجود ظرفيت نظري بالا به مقدار g]/[mAh 692 و هزينه مقرون بهصرفه، توسط دو عامل اصلي محدود ميشود: هدايت الكتريكي پايين و تغييرات حجم قابل توجهي كه در طول فرآيناد درج / وادرج يون ليتيم رخ ميدهد. براي غلبه بر اين چالشها، ايان پاژوهش باه بررساي پتانسايل اكسايد آهان ( 4O3Fe ) به عنوان يك ماده آن دي جايگزين براي آند هاي گرافيتي و بهبود چرخه پ ذيري اكسيدهاي آهان به عنوان آند باتري هاي ليتيوم-يون با افزودن همزمان مقادير متفاوت مكساين و كاربن ماي پاردازد. مااده آندي در اين اين پژوهش ماده آندي 4O3Fe و كامپوزيت هاي آن با درصد هاي متفاوتي از مكسين و كربن به روش سنتز احتراق محلولي به روش بسته سنتز ش د مقادير مشخص استوكيومتري از پيش مااده هاا در 30 ميلي ليتر آب مقطر همگن شدند و ژل به دست آمده خشك شده و براي سنتز احتراقي تاا دمااي 200 گرما ديده و سپس محترق مي گردد .پودر هاي سانتز شاده باا آزماون هااي متفااوت ميكروساكو هااي الكتروني روبشي و پراش پرتو ايكس مورد بررسي قرار گرفتند كه نتايج پراش پرتو ايكس تشكيل فاز 4O3Fe را نشان مي دهن د. خواص الكتروشيميايي پودرها نيز به منظور سنجش عملكرد آن ها به عناوان آنا د بااتري مورد بررسي قرار گرفتند. از ميان تمام تركيبهاي مطالعهشده، تركيب كامپوزيت اكسيد آهن) 4O3Fe ( سنتز شده به روش احتراقي بسته شامل 50 % كربن و 5 % مكسين بهتارين چرخهپاذيري و پاياداري را نشاان داد. ظرفيت دشارژ حدود [mAh/g] 300 بعد از 100 سيكل در نرخ [mA/g] 1000 براي اين نمونه حاصل شا د. در حالي كه نمونه خالص ظرفيت دشارژ [mAh/g] 100 را از خود نشان داد. خاواص الكتروشايميايي قابال توجه اين نمونه به علت تشكيل سااختاري ساهبعدي و تركياب @C4O3Fe و MXene اسات كاه انتقاال الكترون و يون در سطح مشترك را بهبود ميبخشد. همچنين مكسين در مواد آندي تأثير قابال تاوجهي در افزايش رسانايي آنها دارد، بهطور مؤثر از انبساط 4O3Fe هنگام ورود يا خروج +Li و همچناين از تجماع آن نيز جلوگيري ميكند

1404/02/10

Improving thr cyclability of iron oxides as li-ion anodes by simultaneously adding different amounts of Mxene and reduced graphene oxide

1/1/1900 12:00:00 AM

The application of Fe3O4 as an anode, despite its high theoretical capacity (926[mAh/g]) and affordable cost, is limited by two main factors: low electrical conductivity and significant volume changes that occur during the lithium-ion insertion/deinsertion process. To overcome these challenges, this research examines the potential of iron oxide (Fe3O4) as an alternative anode material for graphite anodes and improving the cyclability of iron oxides as lithium-ion battery anodes by simultaneously adding different amounts MXene and carbon. The anode material in this research, the anode material Fe3O4 and its composites with different percentages of MXene and carbon were synthesized by solution combustion synthesis method. Specific stoichiometric amounts of the precursors were homogenized in 30 ml of distilled water and the gel was obtained. It is dried and heated to a temperature of 200 for combustion synthesis and then ignited.Synthesized powders were examined with different tests of scanning electron microscopes and X-ray diffraction, and the results of X-ray diffraction show the formation of Fe3O4 phase. The electrochemical properties of the powders were also investigated in order to measure their performance as battery anodes. Among all studied compounds, iron oxide composite compound (Fe3O4) synthesized by combustion method containing 50% carbon and 5% MXene showed the best cyclability and stability.The discharge capacity of about 300 mAh/g after 100 cycles at the rate of 1000 mA/g was obtained for this sample, while the pure sample showed a discharge capacity of 100 mAh/g. The remarkable electrochemical properties of this sample can be due to the fact that the combination of Fe3O4 @C and MXene forms a three-dimensional and porous structure that improves electron and ion transfer at the interface. MXene in anode materials has a significant effect in increasing their conductivity, effectively preventing the expansion of Fe3O4 when entering or leaving Li+

باتريهاي ليتيومي , آند باتري , مكسين

lithium-ion battery , Fe3O4 anode , MXene

Hematyar

Dr. Masoudpanah