جداکننده سلولزی بازسازی شده نانومتخلخل به منظور استفاده در باتری های لیتیوم یون

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

جداکننده­‌های مبتنی بر سلولز برای باتری­‌های لیتیوم یونی به دلیل ترشوندگی خوب و پایداری حرارتی، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌­اند. با این حال، بیشتر این جداکننده‌ها به دلیل نانوسلولز گران قیمت، مشتقات سلولز یا مواد شیمیایی، سمی هستند. در این مقاله، جداکننده سلولز بازسازی شده نانومتخلخل جدید (RCS) از خمیر پنبه معمولی با جداسازی فازی ناشی از حلال (NIPS) تهیه شد. به‌طور خاص، کل فرآیند جداسازی فاز سازگار با محیط زیست بود. اتانول در دماهای مختلف به عنوان ضدحلال برای بازسازی محلول سلولز از خمیر پنبه در محلول سدیم‌­هیدروکسید/ اوره/آب استفاده شد. مطالعه مکانیسم جداسازی فازی نشان می‌دهد که حلالیت کم ضدحلال در اوره، عامل حیاتی برای تشکیل ساختار نانومتخلخل در یک سیستم حلال بازی/اوره/آب می‌­باشد. از دیگر نتایج مهم، RCSهای به دست آمده، نه‌­تنها دارای خواص فیزیکی عالی هستند، بلکه عملکرد الکتروشیمیایی بالاتری نسبت به Celgard-2325 تجاری دارند. این مقاله یک انتخاب عملی برای تهیه جداکننده برپایه سلولز با کارایی بالا فراهم می­‌کند.

نتیجه‌­گیری

در این مقاله، یک RCS جدید نانومتخلخل برای LIBها با موفقیت از خمیر پنبه معمولی توسط فرایند NIPS سازگار با محیط زیست و آسان تهیه شد که شامل نانوسلولز گران قیمت، مشتقات سلولز یا مواد شیمیایی سمی نمی‌­شود. بر اساس مطالعه مکانیسم جداسازی فاز، دریافته شد که برای سیستم حلال بازی/اوره/آب، حلالیت کم ضدحلال نسبت به اوره، عامل مهم برای تشکیل ساختار نانومتخلخل با فرایند جداسازی فاز مایع-مایع می­‌باشد. افزایش دمای اتانول (55-15درجه سانتیگراد)، تسریع نرخ انتقال جرم ضدحلال/حلال، منجر به تخلخل بهتر (51-61%) و نفوذپذیری هوا (151-221) برای RCS می‌­شود. RCSهای آماده شده دارای پایداری حرارتی خوب (تا 180 درجه سانتیگراد) و ترشوندگی با الکترولیت (جذب الکترولیت 436%) هستند. مهم‌­تر از آن، RCSها نه‌تنها رسانایی یونی عالی (mS/cm 1/25 – 0/9) و پایداری الکتروشیمیایی (تا 4/2V) را نشان می­‌دهند، بلکه عملکرد سیکل­‌زنی و قابلیت سرعت بهتری بدون افت ظرفیت تخلیه غیرقابل برگشت در نرخ شارژ-دشارژ بالا نسبت به Celgard-2325 دارند.

دانلود فایل: جداکننده سلولزی بازسازی شده نانومتخلخل به منظور استفاده در باتری¬های لیتیوم یونی با کارایی بالا تهیه شده به روش جداسازی فازی ناشی از حلال

Reference

Wang Y, Liu X, Sheng J, Zhu H, Yang R. Nanoporous regenerated cellulose separator for high-performance lithium-ion batteries prepared by nonsolvent-induced phase separation. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2021 Oct 22;9(44):14756-65.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c04350

ترجمه و ویرایش: علیرضا کرفی