جداکننده پلی‌آمید پیوندزده شده با یون‌دوقطبی برای بهبود انتقال یون لیتیوم و کاربرد آن در باتری‌های کبالت لیتیوم اکسید (LiCoO2)

چکیده

به­ منظور بهبود توانایی انتقال یون لیتیوم و عمرسیکل­ زنی باتری‎های لیتیوم یون، جداکننده­ای برپایه پلی­ آمید با کارایی بالا (PI-SO₃) به کمک پلی­ اتیلن­ آمین غنی از آمینو (PEI)  و به وسیله پیوند شیمیایی یون‌دوقطبی بر روی سطح ماتریس نانو الیاف پلی­ آمید مقاوم در برابر حرارت قرارگرفته بود، تهیه شد.  PI-SO₃ نه تنها پایداری ابعادی خوب (بیش از 200 درجه سلسیوس) و تاخیر در شعله را حفظ می­کند، بلکه ایمنی باتری را در شرایط سخت تضمین می­کند. نتایج تجربی الکتروشیمیایی نشان داد که PI-SO₃ دارای رسانایی یونی بالا ، عدد انتقال یون لیتیوم (0/632) و پتانسیل اکسیداسیون عالی (5/28 V) است که همگی بالاتر از جداکننده PI خالص می­ باشد. در همین حال، باتری‌های LiCoO₂/PI-SO₃/Li عملکرد بسیار عالی با سرعت بالا ( 139/5mAh/g در نرخ جریان 5C) و پایداری سیکل­زنی طولانی‌ مدت ( 138/9mAh/g پس از 100 سیکل در  نرخ جریان 1C و  127/9mAh/g پس از 100 سیکل در نرخ جریان2C)نشان می­‌دهد. علاوه بر این، باتری متقارن، Li/PI-SO₃/Li، بیش از 360 سیکل پایدار را انجام می­‌دهد. در مقایسه با باتری‌هایی که از جداکننده‌های تجاری مانند Celgard 2325 و ماتریس پلی‌آمید خالص استفاده می‌کنند، سل‌های سکه‌ای مونتاژ شده با جداکننده‌های PI-SO₃ دارای رسانایی یون لیتیوم، عدد انتقال یون لیتیوم و کارآمدی انتشار پس از پیوند یون‌ دوقطبی هستند که توانایی حفظ ظرفیت بیشتر و همچنین سرعت بالاتر را نشان می‌دهند. در این مقاله، استراتژی اصلاح جداکننده مقاوم در برابر حرارت با پیوند یون‌دوقطبی‌ها، روشی کارآمد برای تهیه نسل بعدی باتری‌های لیتیوم یون با کارایی بالا با ایمنی خوب ارائه را می‌نماید.

نتیجه ­گیری

با کمک پلی ­اتیلن­ آمین (PEI)، یون‌دوقطبی‌ها با موفقیت بر روی سطح نانو الیاف پلی­ آمید مقاوم در برابر دما پیوند زدند و یک جداکننده یون‌ دوقطبی برپایه پلی­ آمید با کارایی بالا (PI-SO₃) تولید شد. پلی­ آمید یون‌دوقطبی‌ای (PI-SO₃) نه تنها پایداری ابعادی خوبی (بالای 200 درجه سلسیوس) و تاخیر در ایجاد شعله را حفظ می­کند، بلکه می­تواند ایمنی باتری را در شرایط سخت تضمین کند، علاوه بر این رسانایی یون لیتیوم ضریب انتشار یون لیتیوم و همچنین عدد انتقالLi⁺را نیز افزایش می­دهد. باتری متقارن Li/PI-SO₃/Li عمر سیکل­ زنی پایدار را بیش از 360 سیکل نشان می­دهد. در این میان، باتری LiCoO₂/PI-SO₃/Li عملکرد بسیار عالی با سرعت بالا و پایداری سیکل­ زنی طولانی‌مدت ( 138/9mAh/gپس از 100 سیکل در  نرخ جریان 1C و  127/9mAh/g پس از 100 سیکل در نرخ جریان2C)را به نمایش می‌­گذارد. استراتژی اصلاح یون‌دوقطبی در جداکننده مقاوم در برابر حرارت ساخته ­شده در این مقاله کمک می‌کند تا راهی موثر برای باتری‌های لیتیوم یون پرقدرت با عملکرد ایمنی خوب ارائه گردد.

 دانلود فایل :  جداکننده پلی‌آمید پیوندزده شده با یون‌دوقطبی

Reference:

Xu, Changlu, et al. "Polyethylene glycol/polyvinyl butyral/graphene nanoplates as composite phase-change materials with high thermal conductivity." Solar Energy Materials and Solar Cells 250 (2023): 112093.‏

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148577

ترجمه و ویرایش : علیرضا کرفی