بهبود عملکرد باتریهای لیتیوم-یون با اصلاح الکترولیت

Abstract

باتریهای لیتیومی در حال حاضر به عنوان یکی از بهترین و کارآمدترین سیستمهای ذخیره انرژی موجود در بازار، شناخته میشوند. به منظور کارآمدی بهتر این باتریها، مطالعات زیادی روی بهینه کردن کاتد، آند و از الکترولیت آنها انجام شده است. به همین رویکرد، رویهای برای مطالعهای باتریهای لیتیوم-یون و الکترولیت آنها اتخاذ شد. رویه اساسی در این کار، بهبود عملکرد الکترولیت با استفاده از نمک دوپامین هیدروکلرید است. ابتدا میزان بهینه از نمک دوپامین هیدرکلرید به عنوان افزودنی به الکترولیت انتخاب شد و رفتار الکتروشیمیایی باتریهای حاوی دوپامین، شامل مقدار و چرخه شارژ و دشارژ، ظرفیت، امپدانس و سیکلپذیری موردبررسی قرار گرفت. علاوه بر این تأثیر دوپامین هیدروکلرید بر ساختار اجزای باتری، با تکنیک SEM ،XRDو DSCمورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل بیان کرد که حضور دوپامین هیدروکلرید در باتری منجر به بهبود SEIاطراف الکترودها شده و از خراب شدن الکترود در چرخههای شارژ و دشارژ جلوگیری میکند. بین نسبت های وزنی مختلف، افزودنی %0.05وزنی بهبینه با نگهداری ظرفیت %100در بیش از 200سیکل به دست آمد. این رویداد میتواند مربوط به سطح هومو و لوموی دوپامین باشد، که این سطوح نسبت به سایر ترکیبات آلی موجود در الکترولیت باتری از پتانسیل بهتری برای اکسایش و کاهش برخوردارند. بنابراین قبل از سایر مواد دکامپوز شده و منجر به پایداری بهتر سطح SEIدر باتری می شود. این مزیت باعث شده تا باتری در چرخههای بیشتر قرار گیرد و و عمر مفید باتری افزایش یابد. علاوه بر این، پایداری حرارتی باتری نیز افزایش یافته است. نکته قابل توجه در این کار پاسخ بهتر آند نسبت به کاتد می باشند. شاید دلیل این امر را در ساختار دوپامین و گرافیت باید جستجو کرد. چرا که احتمال برقراری پیوند احتمالا از نوع هیدروفوب-واندروالس و یا حتی اینترکیلیت) بین دوپامین هیدروکلرید و لایههای گرافیت وجود دارد این امر منجر به بهبود عملکرد بخش آند شده است. نکته مهم در استفاده از دوپامین هیدروکلرید، کم خطر بودن اسنتفاده از آن نسبت به سایر افزایه های آلی متداول بکار رفته در الکترولیت می باشد