باتری‌های لیتیوم-گوگرد- نانو دسته‌های فلزی به عنوان متوقف کننده عالی پلی سولفید در این نوع باتری با پایداری بالا

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

به دلیل قابلیت طراحی بالا، ساختارهای هندسی و الکترونیکی منحصر به فرد و شیمی هماهنگی سطح، نانو دسته‌­های فلزی اتمی یک کلاس نوظهور از نانو مواد کاربردی در زمینه تحقیقات مواد هستند. با این حال، تحقیقات کنونی روی نانودسته‌­های فلزی عمدتاً بنیادی است و کاربردهای عملی آن­‌ها هنوز مشخص نشده است. در این مقاله خواص اتصال سطحی و فعالیت ردوکس دسته‌­های فلزی Au₂₄Pt (PET)₁₈، به عنوان یک الکتروکاتالیست با کارایی بالا به منظور محکم ­کننده و تبدیل سریع پلی‌سولفیدهای لیتیوم در باتری‌­های لیتیوم-سولفور (LSBs) استفاده می‌شود. کامپوزیت­‌های Au₂₄Pt(PET)₁₈@G با ویژگی سطح ویژه زیاد، تخلخل بالا و شبکه رسانای گرافن (G) برای ساخت جدا کننده باتری که می‌­تواند شاتل پلی‌­سولفید را مهار کرده و سینتیک الکتروشیمیایی را تسریع کند، تهیه می‌­شود. در نتیجه، LSB با استفاده از جداکننده برپایه Au₂₄Pt(PET)₁₈@G ظرفیت ویژه برگشت پذیر mAh/g 4/1535 را برای اولین سیکل در A/g 0/2 و توانایی نرخ ­زنی mAh/g 887  در نرخ جریان A/g 5 ارائه می‌­دهد. پس از 1000 سیکل در نرخ جریان A/g 5 ، ظرفیت به mAh/g 5/558 می‌­رسد. این مقاله گام مهمی در جهت استفاده از نانودسته‌­های فلزی به عنوان الکتروکاتالیست‌­های بهینه برای LSBها و سایر سیستم­‌های ذخیره انرژی پایدار می­‌باشد.

نتیجه­‌گیری

به طور خلاصه، نانودسته‌­های فلزی برای اولین بار در به دام انداختن شیمیایی و تبدیل کاتالیزوری گونه‌های پلی‌­سولفید لیتیوم در باتری‌های لیتیوم-گوگرد با سرعت بالا و عمر طولانی استفاده شدند. دسته­‌های Au₂₄Pt(PET)₁₈ با مکان‌های فعال متعدد به ­منظور اتصال موثر Li₂Sn با زنجیره بلند محلول (4 ≤ 8≤ n) و همچنین کاتالیز کردن به زنجیره کوتاه نامحلول Li₂S₂/Li₂S و گرافن که با یک ماتریس رسانا ارزیابی می‌­شود، علاوه بر این، باتری LSB با جداکننده اصلاح شده Au₂₄Pt(PET)₁₈@G ظرفیت ­ویژه ­برگشت­ پذیرmAh/g 4/1535 را با نرخ جریانA/g 0/2، قابلیت نرخ­ زنی فوق‌العاده mAh/g 887  در نرخ جریان A/g 5  ارائه کرد. برای نشان دادن پایداری طولانی مدت سیکل­ زنی با ظرفیت mAh/g5/558  و نرخ کاهش ظرفیت فوق العاده کم 0/041 درصد در هر سیکل درنرخ جریان A/g 5 پس از 1000 سیکل ارائه نمود. حتی در بارگذاری بالای گوگرد mg/cm²2/8، باتری، ظرفیت برگشت‌پذیر بالاتری معادل mAh/g 5/796 (mAh/cm² 5/6) در مقایسه با ظرفیتmAh/g 9/415  (mAh/cm² 3/4) برای جداکننده PP پس از 120 سیکل درmA/g 200، از خود نشان داد. این سرمایه‌گذاری که در آن نانودسته‌­های فلزی درون باتری‌های قابل شارژ قرار می‌­گیرد، تمرکز بیشتری بر مهندسی شبکه‌ای نانودسته­‌ها به سمت ساخت الکتروکاتالیست‌های بهینه و دستیابی به بینش‌های اتمی در زمینه کاهش واکنش گوگرد (SRR) در سیستم‌های Li-S ایجاد می‌­کند.

دانلود مقاله: نانو دسته‌های فلزی به عنوان متوقف کننده عالی پلی سولفید در باتری‌های لیتیوم-گوگرد با پایداری بالا

Reference

Sun K, Fu Y, Sekine T, Mabuchi H, Hossain S, Zhang Q, Liu D, Das S, He D, Negishi Y. Metal Nanoclusters as a Superior Polysulfides Immobilizer toward Highly Stable Lithium–Sulfur Batteries. Small. 2024 Jan;20(2):2304210.

DOI: 10.1002/smll.202304210

مترجم: علیرضا کرفی