جداکننده سلگارد با پوشش نانوذره لیگنین برای باتری‌های لیتیوم-سولفور با عملکرد بالا

چکیده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : تلاش­‌های زیادی برای توسعه باتری­‌های لیتیوم-گوگرد (Li-S) به‌عنوان یکی از معقول­‌ترین راه ­حل­‌ها به منظور افزایش سریع تقاضا برای دستگاه ­های الکترونیکی قابل حمل و وسایل نقلیه الکتریکی به دلیل مقرون به­‌صرفه بودن و چگالی انرژی تئوری بالای این مدل باتری­‌ها انجام شده است. با این­‌حال، اثر رفت و آمد یون­‌های ناشی از پلی­‌سولفید محلول به‌طور کلی به‌عنوان یک چالش غیر قابل حل در نظر گرفته می­‌شود که می‌­تواند چرخه عمر باتری و استفاده از گوگرد را به‌طور قابل توجهی کاهش دهد. در­این مقاله، یک جداکننده سلگارد پوشش داده شده با نانوذره لیگنین برای برطرف نمودن این مشکل گزارش شده است. جداکننده پوشش داده شده، گروه‌های فراوان اهداکننده الکترون را فعال ساخته و انتظار می‌رود که اتصال شیمیایی پلی­‌سولفیدها را برای جلوگیری از اثر عبور­دهی تحریک نماید. هنگامی که یک استیلن سیاه حاوی گوگرد (تقریباً 73/8درصد وزنی گوگرد) به­‌عنوان کاتد اصلاح نشده استفاده شود، باتری لیتیوم-گوگرد با جداکننده پوشش داده شده پایداری سیکل بسیار بهتری نسبت به جداکننده تجاری سلگارد برای بیش از 500 سیکل با چگالی جریان [1]1C را نشان می­دهد. انتظار می‌رود استراتژی نشان‌داده‌ شده دراین مقاله، امکانات بیشتری را برای استفاده از نانومواد کم‌هزینه که از مواد زیست محیطی مشتق شده باشد، به‌عنوان جداکننده‌هایی برای باتری‌های لیتیوم-گوگرد با عملکرد بالا فراهم نماید.

نتیجه گیری

نانوذرات ­لیگنین مشتق شده از مواد زیست­ محیطی از روش هیدروتروپ اسید سبز تولید گردید و بر روی غشا سلگارد پوشش داده شد­. با توجه به این مقاله، جداکننده سلگارد پوشش داده شده با نانو­ذرات لیگنین می­‌تواند اثر عبوردهی یون­‌ها را بهبود بخشد. از طرفی، جداکننده‌­های پوشش داده شده با نانو­ذرات لیگنین به‌عنوان یک مخزن الکترولیت موقت عمل کرده و می­‌تواند از نفوذ کردن پلی­‌سولفیدهای محلول به توده[6] الکترولیت جلوگیری نماید. از سوی دیگر، جداکننده­­‌های پوشش داده شده با نانو­ذرات لیگنین دارای گروه­‌های فراوان الکترون دهنده هستند که می­‌توانند پیوند شیمیایی پلی­‌سولفیدها را تحریک نمایند و در نتیجه پایداری سیکل را بهبود بخشند. استراتژی نشان‌داده‌شده در­این پژوهش، راه جدیدی به سوی توسعه جداکننده‌های کارآمد مشتق شده از مواد زیست توده با استفاده از شیمی سبز برای کاربردهای عملی دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی ایجاد می­‌نماید.

کلمات کلیدی: نانو­ذرات لیگنین[2]، باتری­‌های [3]Li-S،توده زیستی[4]، اسید هیدروتروپ[5]

[1] C- rate

[2] Lignin nanoparticles

[3] Lithium-sulfur batteries

[4] Biomass

[5] Hydrotrope acid

[6] Bulk

:source

Zhang Z, Yi S, Wei Y, Bian H, Wang R, Min Y. Lignin Nanoparticle-Coated Celgard Separator for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries. Polymers. 2019 Nov 27;11(12):1946.

ترجمه و ویرایش : شیرین میران موسوی

هانیه میران موسوی