جداکننده نانوالیاف سلولزی خالص با هدایت یونی بالا و پایداری چرخه‌ای برای باتری‌های لیتیوم یون

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

جداکننده‌های پلی اولفین معمولی به دلیل ترشوندگی ضعیف الکترولیت، پایداری حرارتی پایین و هدایت یونی کم، باعث می­‌شوند تاکاربرد آن‌ها در باتری‌های لیتیوم یون با کارایی بالا (LIBs) به‌طورجدی محدود شود. در این مقاله، نانوالیاف سلولز (CNF) به‌عنوان ماتریس و ترشیوبوتیل‌­الکل  (TBA) به‌عنوان محیط پراکندگی برای تهیه جداکننده‌های CNF خالص برای LIB با روش فیلتراسیون آسان استفاده شده است. اثرات دمای خشک‌کردن بر ساختار منافذ، ترشوندگی با الکترولیت، خواص مکانیکی، پایداری حرارتی و هدایت یونی جداکننده‌ها به طور جامع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جداکننده منجمد خشک شده در دمای 80- درجه سانتیگراد با TBA به‌عنوان محیط پراکندگی (TBA-FD) وبا تخلخل و جذب الکترولیت به ترتیب 70/8% و %296 و همچنین رسانایی یونی 1/9mS/mc بهترین عملکرد کلی را داشت. جداکننده‌هایCNF در دمای 160 درجه سانتیگراد انقباض حرارتی ظاهری نداشتند و درنتیجه پایداری حرارتی خوبی را نشان می‌دهد. علاوه‌­بر این، باتری  مونتاژ شده با TBA-HD (TBA به‌عنوان محیط پراکندگی برای خشک‌ نمودن در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد) و جداکننده‌های TBA-FD پایداری سیکل‌زنی (با میزان نگهداری ظرفیت به ترتیب 97/5 و 96/4%) و عملکرد نرخ‌­پذیری فوق‌العاده‌ای را نشان دادند. جداکننده‌های CNF خالص با عملکرد خوب که با روش آسان تهیه شده‌اند، برای LIB ‌های با کارایی بالا بسیار مناسب هستند.

نتیجه‌­گیری

به‌طورکلی، جداکننده‌های CNF خالص با خواص الکتروشیمیایی خوب برای LIBها با روش فیلتراسیون ساده با موفقیت ساخته شدند. تأثیر دمای خشک‌ نمودن بر عملکرد جداکننده CNF به­‌طور مفصل موردمطالعه قرار گرفت. جداکننده‌های TBA-HD و TBA-FD دارای تخلخل بالا، پایداری حرارتی خوب، هدایت یونی بالا و خواص الکتروشیمیایی برتر را نشان دادند. علاوه­‌بر این، باتری‌های LiFePO₄/Li که با جداکننده‌های TBA-HD و TBA-FD مونتاژ شده‌اند، ظرفیت شارژ/دشارژ و پایداری چرخه بالاتری دارند. ظرفیت نگهداری باتری‌های مونتاژ شده با جداکننده‌های TBA-HD و TBA-FD به­‌ترتیب تا 97/5% و 96/4% پس از ۱۰۰ چرخه بود. در مقایسه با جداکننده TBA-HD، جداکننده TBA-FD عملکرد بهتری با تخلخل، جذب الکترولیت و هدایت یونی بالاتر ارائه نمود. بنابراین، محیط پراکندگی TBA تأیید شد که برای بهبود خواص الکتروشیمیایی جداکننده CNF خالص مفید می­‌باشد. جداکننده‌های CNF خالص تهیه‌شده به روش آسان با خواص الکتروشیمیایی خوب، کاربرد امیدوارکننده‌ای در LIBs دارند.

دانلود فایل : جداکننده نانوالیاف سلولزی خالص با هدایت یونی بالا و پایداری چرخه‌ای برای باتری‌های لیتیوم یون

Reference

Wang N, Liu W, Liao H, Li Z, Chen Y, Zeng G. Pure cellulose nanofiber separator with high ionic conductivity and cycling stability for lithium-ion batteries. International Journal of Biological Macromolecules. 2023 Oct 1;250:126078.

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.126078

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی