15312

مروري بر استفاده از كامپوزيت سيليكون/گرافيت به عنوان ماده آندي در باتري هاي ليتيوم_يون

1403

دكتر افسانه ملاحسيني

در دهه‌هاي اخير، افزايش تقاضا براي منابع انرژي با چگالي بالا و چرخه عمر طولاني، موجب رشد چشمگير تحقيقات در زمينه‌ي باتري‌هاي ليتيوم-يوني شده است. يكي از مهم‌ترين عوامل تعيين‌كننده در عملكرد اين باتري‌ها، جنس آند است كه به ‌طور مستقيم بر ظرفيت، پايداري و بازده الكتروشيميايي تأثير مي ‌گذارد. درحالي ‌كه گرافيت به‌عنوان آند رايج در باتري‌هاي تجاري از پايداري مناسبي برخوردار است، ظرفيت محدود آن مانعي اساسي براي افزايش توان باتري‌ها محسوب مي‌شود. از سوي ديگر، سيليكون با ظرفيت نظري حدود ده برابربيشتراز گرافيت گزينه‌اي بسيار جذاب به‌شمار مي‌آيد، اما انبساط حجمي شديد در طي فرآيند ليتيه شدن، سبب شكست ساختاري و افت ظرفيت در طول چرخه‌ها مي‌گردد. به ‌منظور رفع اين مشكل، تركيب سيليكون و گرافيت در قالب كامپوزيت‌هاي سيليكون/گرافيت (Si/G) رويكردي مؤثر و نوآورانه محسوب مي‌شود. اين تركيب، مزاياي هر دو ماده را با يكديگر تلفيق كرده و منجر به بهبود رسانايي الكتريكي، افزايش پايداري مكانيكي و كنترل انبساط حجمي مي‌گردد. در اين پژوهش، ابتدا مفاهيم پايه واجزاي اصلي باتري‌هاي ليتيوم-يوني مرور شده و سپس ساختار، ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي كامپوزيت‌هاي Si/G مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه، تحليل‌هاي ميكروسكوپي (SEM، TEM)، آزمون‌هاي ساختاري (XRD، XPS، TGA، DSC) و ارزيابي‌هاي الكتروشيميايي شامل چرخه عمر و راندمان كولمبيك ارائه شده‌اند. در نهايت، كامپوزيت‌هاي سيليكون/گرافيت با طراحي مناسب، به‌عنوان گزينه ‌اي بسيار اميد بخش براي توسعه‌ ي نسل آينده‌ي باتري‌هاي ليتيوم-يوني معرفي مي‌شوند.

9/16/2025 12:00:00 AM

88230

1404/08/06

A review on using of silicon/graphite composite as anodic material in Li-ion batteries

باتري ليتيوم_يون، آند، سيليكون، گرافيت، كامپوزيت سيليكون/گرافيت، انبساط حجمي، چرخه عمر باتري، پايداري ساختاري، بازده كولمبيك، اكسيد بور، پوشش دهي كربني، تحليل ساختاري.

Lithium-ion battery, anode, silicon, graphite, silicon/graphite composite, volumetric expansion, battery life cycle, structural stability, Coulombic efficiency, boron oxide, carbon coating, structural analysis.