27437

سنتز كامپوزيت كربن-دي‌سولفيدموليبدن به روش پيروليز مستقيم

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد

1398

1401.6.12

دكتر مهدي ملكي-دكتر جعفر جوادپور

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي مواد متالورژي

با تغيير شيوه‌ي زندگي بشر در دهه‌هاي گذشته و پررنگ‌تر شدن نقش ادوات الكترونيكي قابل حمل مانند؛ لپ‌تاپ‌، موبايل، خودرو و....، نياز به منابع جديد انرژي الكتريكي و ابزارآلاتي براي ذخيره سازي انرژي، ايجاد شده است كه بتوانند انرژي مورد نياز براي راه‌اندازي و استفاده از وسايل الكترونيكي را تامين كنند. در ميان انواع ادوات ذخيره‌ساز انرژي، باتري‌ها يكي از مطلوب‌ترين گزينه‌ها براي تامين انرژي بشمار مي‌روند، در ميان انواع باتري‌ها، باتري ليتيوم-يون ، خواص منحصربه‌فرد و قابل توجهي دارد. خواص الكتروشيميايي باتري‌ها عمدتا وابسته به ماده آندي است. آندهاي كربني جزء اولين آندهاي بكار رفته در باتري ليتيوم-يون است ولي به دليل ظرفيت ويژه پايين مواد كربني و درخواست روزافزون براي ظرفيت بالاتر، آندهاي كامپوزيتي پايه كربني، بيشتر مورد توجه قرار گرفت. يكي از بهترين كامپوزيت‌هاي پايه كربني معرفي شده به عنوان آند باتري ليتيوم-يون، كامپوزيت كربن-دي‌سولفيد موليبدن است. در اين پژوهش از روش پيروليز مستقيم براي سنتز كامپوزيت كربن‌-دي‌سولفيدموليبدن بهره گرفته شد. فوم‌هاي كربن-دي‌سولفيدموليبدن سنتز شده با اين روش، ساختار متخلخل دارند كه اين ويژگي باعث بهبود عملكرد الكتروشيميايي آند مي‌شود. با بهره‌گيري از نتايج بدست آمده از الگويي پراش پرتوي ايكس‌، پيش‌ماده‌هاي مناسب و دماي بهينه پيروليز انتخاب شد. نتايج ساير آناليزها كه نشانگر ساختار متخلخل فوم كربن-دي‌سولفيدموليبدن است و افزون‌براين، مشاهده شد كه نانوذره‌هاي دي‌سولفيدموليبدن سنتز شده به خوبي توانسته‌اند به صورت يكنواخت در بستر كربني محبوس شوند كه اين امر، موجب بهبود عملكرد الكتروشيميايي فوم توليد شده، مي‌شود. جهت سنجش عملكرد الكتروشيميايي آند سنتز شده، آزمون شارژ و دشارژ در نرخ جريانC 2/0 گرفته شد كه ظرفيت دشارژ اوليه برابر mAhg-1 1128 و ظرفيت پايدار در 100 چرخه حدود mAhg-1 600، با بازده چرخه‌اي بالاي %98 ثبت شد كه سندي بر عملكرد مطلوب آند C-MoS2 است.

1401/09/10

Synthesis of Carbon-molybdenum disulfide composite by direct pyrolysis method

9/3/2023 12:00:00 AM

While the change in the way of human life in the past decades and the role of portable electronic devices such as; Laptops, mobiles, cars, etc., the need for new sources of electrical energy and tools for energy storage have been created that can provide the energy needed to start and use electronic devices. Among the types of energy storage devices, batteries are considered one of the most desirable options for energy supply. Among the types of batteries, the lithium-ion battery has unique and significant properties. The electrochemical properties of batteries are mainly dependent on the anode material. Carbon anodes are one of the first anodes used in lithium-ion batteries, but due to the low specific capacity of carbon materials and the increasing demand for higher capacity, carbon-based composite anodes received more attention. One of the best carbon-based composites introduced as lithium-ion battery anode is carbon-molybdenum disulfide composite. In this research, the direct pyrolysis method was used for the synthesis of carbon-disulfide molybdenum composite. The carbon-disulfide-molybdenum foams synthesized by this method have a porous structure, which improves the electrochemical performance of the anode. Using the results obtained from the X-ray diffraction pattern, suitable precursors and optimal pyrolysis temperature were selected. The results of other analyzes indicate the porous structure of the carbon-disulfide-molybdenum foam, and in addition, it was observed that the synthesized molybdenum disulfide nanoparticles were well able to be uniformly confined in the carbon substrate, which improves the electrochemical performance of the produced foam. In order to measure the electrochemical performance of the synthesized anode, a charge and discharge test was taken at a current rate of 0.2 C, and the initial discharge capacity was recorded as 1128 mAhg-1 and the stable capacity in 100 cycles was about 600 mAhg-1, with a cycle efficiency of 98%. It is a proof of the optimal performance of the C-MoS2 anode.

باتري ليتيوم-يون، كربن-دي‌سولفيدموليبدن، مواد متخلخل، آند باتري، پيروليز مستقيم.

Lithium ion battery, Carbon- Molybdenum disulfide, Porous material, Direct pyrolysis

yalda tarpoudi baheri

mahdi maleki, jafar javadpour