تولید كاتدهای غنی از لیتیوم برای ساخت باتریهای با چگالی بالا

تولید كاتدهای غنی از لیتیوم برای ساخت باتریهای با چگالی بالا

بیست و یكم: پژوهشگران موفق به تولید كاتدهای غنی از لیتیوم شدند كه در ساخت باتریهای با چگالی بالا به كار می رود.


به گزارش بیست و یكم به نقل از دانشگاه صنعتی امیركبیر، محدثه راستگوی دیلمی، دانش آموخته گرایش شیمی كاربردی مجری طرح «تهیه و بررسی كاتدهای غنی از لیتیم برپایه اكسید لیتیم منگنز نیكل كبالت و پوشش های اكسید فلزی برای استفاده در باتری های لیتیم-یون » اظهار داشت: امروزه به دنبال گرم شدن كره ی زمین و آب شدن یخ های قطبی كه به دنبال استفاده بیش از اندازه از سوخت های فسیلی و نشر گازهای گلخانه ای به اتمسفر رخ داده است، توجه به پیدایش روش ها و طراحی سیستم های نوین بمنظور تولید و ذخیره سازی انرژی الكتریكی بیش از گذشته حائز اهمیت شده است. وی ادامه داد: بنا بر این استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند باد، خورشید، زیست توده و امواج دریا بمنظور تولید انرژی الكتریكی مورد توجه قرار گرفته است. بگفته وی از طرفی طراحی یك سیستم قدرتمند كه بتواند انرژی الكتریكی را ذخیره كند و در مكان و زمان مناسب عرضه كند، امكان این را فراهم می آورد كه خیلی از مشكلات و نیازهای بشر در زمینه حمل و نقل، پزشكی، هوافضا و ارتباطات برطرف شود. وی با اشاره به اینكه یكی از مهم ترین باتری هایی كه به شكل گسترده ای در زندگی روزمره بشر كاربرد دارند، باتری های شارژپذیر لیتیم-یون هستند اظهار داشت: باتریهای لیتیم-یون به سبب چگالی انرژی بالایشان به شكل گسترده ای در تجهیزات الكترونیكی قابل حمل مانند دوربینها، تلفنهای بی سیم، لپ تاپها و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. وی افزود: همین طور باتری های لیتیوم یون در تجهیزات الكتریكی در صنعت حمل و نقل مانند خودرو های الكتریكی هیبریدی كاربرد دارند و در شبكه های هوشمند نیز بمنظور ذخیره سازی انرژی الكتریكی و جلوگیری از نوسانات برق از باتریهای لیتیم-یون استفاده می شود. دیلمی اشاره كرد: خیلی از پژوهشگران بمنظور بهبود عملكرد باتری های لیتیم-یون، تحقیقات گسترده ای را بر روی الكترود كاتدی آنها انجام داده اند و تابحال نیز این تحقیقات ادامه دارد. به سبب آنكه الكترود كاتدی یكی از كلیدی ترین اجزای باتری های لیتیم-یون است كه نقش بسزایی را در عملكرد الكتروشیمیایی باتری های مذكور به ویژه چگالی انرژی و توان آنها ایفا می كند. وی ادامه داد: از طرفی نزدیك به ۲۵ درصد از قیمت باتری های لیتیم-یون را تركیبات الكترود كاتدی می سازند. بدین جهت معرفی ماده ی كاتدی با عملكرد الكتروشیمیایی خوب همچون ظرفیت الكتروشیمیای زیاد، ولتاژ بالا، پایداری سیكلی زیاد، بازده كولمبی بالا و عملكرد سرعتی خوب و همین طور قیمت ارزان می تواند گامی موثر برای تولید باتری های لیتیم-یون بمنظور كاربردهای تجاری باشد. وی ادامه داد: اخیرا، تركیبات لایه ای غنی از لیتیم با فرمول مولكولی Li۱.۲Mn۰.۵۴Ni۰.۱۳Co۰.۱۳O۲ بعنوان ماده ی كاتدی برای باتری های شارژپذیر لیتیم-یون مطرح شده اند. همچون مزایای تركیبات كاتدی غنی از لیتیم می توان به ظرفیت الكتروشیمیایی بالا و ولتاژ بالای آنها اشاره نمود كه این امر منجر به ایجاد چگالی انرژی بالا می شود. علاوه بر این در تركیب مذكور مقدار یون های منگنز بیشتر از كبالت و نیكل است كه منجر به قیمت ارزان تر و سمیت كمتر تركیب می شود. وی اشاره كرد: این تركیبات مشكلاتی همچون ظرفیت الكتروشیمیایی برگشت ناپذیر در سیكل اول، عملكرد سرعتی ضعیف و پایداری گرمایی كم را دارند.
وی با اشاره به اینكه یكی از پراهمیت ترین روش ها بمنظور كاهش دادن ظرفیت الكتروشیمیای برگشت ناپذیر در تركیبات كاتدی غنی از لیتیم، استفاده از پوشش های كارآمد بر روی سطح ذرات كاتدی است، اظهار داشت: پوشش های اعمال شده می توانند بطور قابل توجهی از واكنش های جانبی كه بین سطح الكترود و الكترولیت رخ می دهد، جلوگیری كند به شرط آنكه پوشش های مذكور از پایداری شیمیایی و الكتروشیمیایی بالایی در محیط الكترولیت مورد استفاده برخوردار باشند. وی با اشاره به پروژه خود در دانشگاه صنعتی امیركبیر اظهار داشت: در این پروژه، ابتدا مورفولوژی های متنوعی از این تركیب با استفاده از روش هیدرو/سالوترمال تهیه شدند. وی افزود: آنالیزهای ساختاری و الكتروشیمیایی تایید نمود كه حلال گلیسرول منجر به تولید ذرات كاتدی با ریخت شناسی مناسب می شود. سپس برای اولین بار از پوشش تیتانیم دی اكسید دوپ شده با فلوئور بروی ذرات كاتدی تركیب غنی از لیتیم استفاده شد. بگفته فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیركبیر، خوشبختانه تهیه كاتدهای غنی از لیتیم و ساخت باتری های لیتیم-یون آنها با موفقیت در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است. امید این است كه بتوان با حمایت بخشهای دولتی و سازمانهای زیربط تولید آنها را تا مرحله صنعتی پیش برد. این تحقیقات در چارچوب پایان نامه دكتری محدثه راستگوی دیلمی، دانش آموخته گرایش شیمی كاربردی تحت عنوان «تهیه و بررسی كاتدهای غنی از لیتیم برپایه اكسید لیتیم منگنز نیكل كبالت و پوشش های اكسید فلزی برای استفاده در باتری های لیتیم-یون » انجام شده است؛ نتایج این تحقیقات با راهنمایی دكترمهران جوانبخت و دكتر حمید امیدوار از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیركبیر بدست آمده است.


منبع:

1398/12/28
21:22:11
5.0 / 5
1929
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۸ بعلاوه ۵
لینک دوستان بیست و یكم