کاربرد مایع یونی برپایه ایمیدازول (EMT) به عنوان افزودنی باتری¬های لیتیوم یون

Abstract

اخیراً، مایعات یونی به عنوان حلال¬های جدید برای فرآیندهای الکتروشیمیایی به دلیل فشار بسیار کم بخار و مقاومت در برابر شعله به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. خواص منحصر به فرد مایعات یونی را کاندیدای جذابی برای پایه¬های الکترولیتی یک باتری لیتیومی ایمن می¬کند. در این مقاله، ما افزودنی 1-اتیل-3-متیل ایمیدازولیوم تترافلوروبورات ، برای باتری¬های لیتیوم-یون گزارش می¬کنیم. ابتدا به منظور پیش بینی عملکرد افزودنی‌ها سطوح انرژی این ترکیبات با استفاده از تکنیک‌های تئوری تابعی چگالی در بسته Gaussian09 با توابع پایه B3LYP/6-311++G (d, p) تعیین شد. نشان داده شد که افزودنی سریع¬تر از الکترولیت کاهش می¬یابد و از تجزیه الکترولیت جلوگیری می¬کند که موجب حفظ ظرفیت می¬شود. EMT به عنوان یک افزودنی کاربردی برای افزایش عملکرد باتری¬های نیکل کبالت منگنز اکساید -گرافیت به الکترولیت حاوی اتیلن کربنات و دی متیل کربنات اضافه شد. تست¬های شارژ و دشارژ نشان داد که پس از ۸۵۰ چرخه باتری حاوی افزودنی می¬تواند هم¬چنان ظرفیت را حفظ کند. بر همین اساس، ظرفیت در سیکل 1، ۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ به ترتیب ۲۱۳۸، ۲۰۱۸، ۱۷۶۲ ، ۱۵۵۶ و ۱۱۰۳ میلی آمپر ساعت بر گرم در محدوده ولتاژ ۳ تا ۴.۲ ولت با جریان ۰.۱ آمپر بر گرم گزارش شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی حفظ ساختار را به خوبی تایید شد، حفظ ساختار تایید کننده بهبود لایه SEI بر روی سطح الکترود است. هم¬چنین طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مقاومت کم و هدایت بالا این افزودنی را نشان می‌دهد. مقاومت کم باتری به خصوص با اضافه شدن افزودنی به افزایش ظرفیت آن کمک می کند. سطح بهینه افزودنی تقریباً 1٪ برآورد شده است. این نتایج نشان می‌دهد که EMT می¬تواند به عنوان یک افزودنی الکترولیت کاربردی استفاده ‌شود، که چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای کاربرد برای بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم یون دارد.