چکیده
غشاهای نانوالیاف الکتروریسی شده (NFMs) به دلیل تخلخل عالی، سطح ویژه زیاد و ساختار حفرات منحصر به فرد، به طور گسترده به عنوان جداکننده برای باتریهای لیتیوم یون(LIBs) با کارایی بالا مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این مقاله، یک دستگاه الکتروریسی جت هوای قیفی بهبودیافته(IFAJES) برای ساخت جداکننده پلی اکریلونیتریل (PAN) برپایه NFM با کیفیت بالا برای جداکننده‌های LIB در مقادیر زیاد پیشنهاد شد. مکانیسم چرخش و همچنین اثر آن با تجزیه و تحلیل عددی و آزمایش مورد مطالعه قرار گرفت. بر این اساس، NFMهای برپایه PAN هم تراز به دست آمده به عنوان جداکننده های LIB اعمال شدند و پایداری حرارتی، سازگاری با الکترولیت و عملکرد الکتروشیمیایی مرتبط با آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خواص جداکننده PAN هم تراز بهتر از جداکننده PAN نامنظم است و افزودن پلی‌متیل متاکریلات(PMMA) و نانو لوله‌های کربنی تک جداره (SWCNTs) میتواند خواص جداکننده را بیشتر بهبود بخشد. در نهایت، LIB مونتاژ شده با روی هم قرار دادن جداکننده PAN/PMMA/SWCNTs NFM و پلی پروپیلن(PP) به عنوان جداکننده (PAN/PMMA/SWCNTs//PP)باتری لیتیوم یون، پایداری الکتروشیمیایی، سرعت و قابلیت سیکلزنی بهتری (حفظ ظرفیت کل 81/102% پس از 100 سیکل) داشت. این موضوع نشان میدهد که غشای PAN/PMMA/SWCNTs//PP جداکننده LIB با کارایی بالا میباشد.
نتیجه گیری
در این مقاله، از IFAJE برای ساخت NFMهای برپایهPAN با عملکرد و کیفیت بالا برای جداکننده‌های LIB طراحی و توسعه داده شد. مکانیسم چرخش و اثر آماده‌سازی دسته‌ای از NFMهای PAN تراز شده با استفاده از IFAJE با ترکیب آنالیز عددی و آزمایش‌ها مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج عددی با داده‌های ذهنی تجربی مطابقت داشت. بر این اساس، NFMهای برپایه PAN به‌دست‌آمده برای جداکننده‌های LIB استفاده شدند و پایداری حرارتی، سازگاری الکترولیتی و عملکرد الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که هم ترازی NFها میتواند تخلخل جداکننده را افزایش داده و انتقال یونهای لیتیوم را تسهیل کند. افزودن PMMA میتواند خواص مکانیکی و میل الکترولیتی جداکنندهها را افزایش دهد اما پایداری حرارتی آن را کاهش میدهد، در حالیکه افزودن SWCNT با استحکام کششی پایدار و پایداری حرارتی عالی میتواند عملکرد جداکننده ها را بیشتر بهبود بخشد. با این حال، PAN/PMMA/SWCNTs NFM به دلیل رسانایی خوب نمیتواند به تنهایی به عنوان جداکننده باتری استفاده شود. بنابراین، با غشای PP همپوشانی شد تا یک جداکننده دو لایه (PAN/PMMA/SWCNTs//PP) به عنوان جداکننده LIB تشکیل شود و LIB مونتاژ شده با جداکننده دو لایه دارای پایداری الکتروشیمیایی، نرخ و قابلیت سیکلزنی بهتری داشت؛ قابلیت‌هایی که نقش مهمی در بهبود عملکرد جامع LIB ها ایفا میکند.
دانلود مقاله :ساخت دسته_ای و شناسایی غشاهای نانوالیافی
https://doi.org/10.1016/j.est.2023.110230
مترجم: علیرضاکرفی