12343

بررسي انواع كامپوزيت‌هاي بر پايه‌ سيليكون به عنوان آند باتري‌هاي ليتيم يون

1400

دكتر سيدمرتضي مسعودپناه

در عصر حاضر صنعت الكترونيك پيشرفت چشمگيري نموده است و به دليل گسترش ارتباطات و فناوري‬ اطلاعات وسايل الكترونيكي قابل حمل همچون گوشي‌هاي تلفن همراه، لپ‌تاپ‌ها و ... توسعه يافته‌اند. تامين ‫انرژي به صورت آسان و مطلوب براي توسعه اين وسايل يك ضرورت مهم و انكارناپذير است. اين ضرورت به حدي است كه ميتوان باتري را قلب وسايل الكترونيك قابل حمل دانست. باتري ليتيم-يون يكي از انواع باتري‌هاي قابل شارژ است. اين باتري از چهار بخش آند، كاتد، الكتروليت و جداكننده تشكيل شده‌است. آندهاي صنعتي حاضر بر پايه گرافيت هستند. اما گرافيت ظرفيت پاييني دارد و از اين رو محققان بر روي مواد جديد آند مطالعه مي‌كنند. يكي از اين مواد جايگزين، سيليكون است. در اين پژوهش، مشخص شد كه سيليكون خواص بسيار خوبي از جمله ظرفيت تئوري بسيار بالا، پتانسيل تخليه نسبتاً پايين، زيست دوستي و فراواني در كره زمين را دارد كه جهت استفاده به عنوان آند باتري‌هاي ليتيم-يون مناسب است. اما در مقابل اين ويژگي‌هاي خوب، مشكلاتي از جمله افزايش حجم حدود 400% در طي فرآيند شارژ و در نتيجه آن پودرشدگي و شكست ذرات سيليكون و ناپايدار شدن لايه SEI دارد كه اين باعث مي‌شود كه نتوان از ظرفيت تئوري بالاي سيليكون در چرخه‌هاي بالا، بهره برد. بنابراين براي حل اين مشكل از كامپوزيت كردن نانوسيليكون با ساير مواد از جمله گرافن، اكسيد تيتانيوم و نانولوله‌هاي كربني استفاده كردند كه منجر به پايداري و ظرفيت بالاي اين كامپوزيت‌ها و حل مشكل پودرشدگي و SEI ناپايدار شد. در فصل سوم اين پژوهش به طور كامل در مورد چالش‌هاي پيش‌روي سيليكون و روش حل آن‌ها بحث شد و چند نمونه از كامپوزيت‌هاي به روز دنيا در اين پژوهش به طور كامل بررسي شدند.‬‬‬‬‬

1/21/2023 12:00:00 AM

79745

1402/06/19

Investigation on various types of silicon-based composites as anodes of the lithium-ion batteries

باتري ليتيم يون , سنتز آند , كامپوزيت بر پايه سيليكون