عملکرد آند باتری با نانوالیاف اصلاح شده بهبود یافته است



باتری‌های یون روی آبی نسل جدیدی از دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی هستند و محققان اخیراً نشان داده‌اند که نانوالیاف اصلاح‌شده «آند روی» می‌تواند عملکرد آند را در باتری‌های یون روی آبی بهبود بخشد.

با توجه به دندان های مایک مقاله تحقیقاتی که اخیراً در مجله مهندسی و شیمی پایدار ACS منتشر شده است، می‌تواند مشکل باتری‌های یون روی آبی را با ساخت یک “آند روی” قابل اعتماد از یک لایه محافظ از نانوالیاف کربن رسانا حل کند.

باتری ها و سایر سیستم های ذخیره انرژی در دهه گذشته به طور گسترده در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند. باتری‌های یون روی آبی (AZIBs) یک فناوری ذخیره‌سازی انرژی جذاب هستند. با این حال، کاربردهای عملی این باتری‌ها به دلیل اشکالات ذاتی آن‌ها مانند تولید غیرقابل کنترل دندریت روی و واکنش‌های جانبی شدید بسیار با مشکل مواجه شده است.

فعالیت الکتروکاتالیستی آندهای فلز روی را می توان با چندین روش افزایش داد. این روش ها شامل طراحی ساختارهای سه بعدی، لایه های رابط مصنوعی و مهندسی الکترولیت می باشد.

در مقایسه با سطح الکترود لیتیوم آند، لایه محافظ سطح روی “آند روی” می تواند با کاهش تعامل سطحی بین الکترود و الکترولیت، جلوگیری از اکسیداسیون روی و هدایت روی معمولی به محافظت از الکترود باتری های آبی روی کمک کند. سپرده.

لایه‌های پوششی که تاکنون برای آند روی گزارش شده‌اند را می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد: «ساختارهای فلزی آلی»، «پوشش‌های غیرآلی»، «پوشش‌های پلیمری» و «اجزای مبتنی بر کربن» مانند نانوالیاف کربن.

نانوالیاف کربن به دلیل پایداری شیمیایی عالی، هدایت الکتریکی بالا و سطح ویژه بزرگ (SSA)، می توانند بارها را به طور یکنواخت پراکنده کنند و آندهای روی را در باتری های یون روی آبی سازماندهی کنند.

یون‌های روی در باتری‌های یون روی آبی بر روی موادی از شبکه کریستالی در مرحله هسته‌زایی اولیه رسوب می‌کنند. با این حال، عملکرد ناهمگن شبکه، کریستال شدن یکنواخت یون های روی روی سطح نانوالیاف کربن را بسیار دشوار می کند و به ناچار منجر به تشکیل دندریت می شود.

چندین مطالعه قبلی با موفقیت نشان داده اند که مواد روی دوست مانند نانوذرات مس را می توان برای اصلاح نانوالیاف کربن به منظور رسوب یکنواخت یون های فلزی بر روی آند روی استفاده کرد. بنابراین استفاده از نانوالیاف کربنی با مواد روی دوست با توزیع بالای نانوذرات مس روشی مناسب برای جلوگیری از رشد دندریت روی در AZIB است.

در این مطالعه، محققان نانوالیاف کربن اصلاح شده با نانوذرات مس را به عنوان یک لایه پوشش محافظ برای تنظیم آند روی با استفاده از روش الکتروریسی مستقیم توسعه دادند. در این کار از نانوذرات مس به دلیل بلورینگی عالی به عنوان مواد دوستدار روی استفاده شد. لایه پوشش متخلخل نانوالیاف کربنی با سطح ویژه بالا (SSA) همراه با کاهش چگالی جریان محلی، می‌تواند پراکندگی میدان‌های الکترومغناطیسی را نیز تغییر دهد.

به گزارش ستاد نانو، ساختار کریستالی نانوالیاف کربنی با استفاده از پراش سنج پیشرفته اشعه ایکس ارزیابی شد. خواص سطحی مواد با استفاده از طیف سنجی اشعه ایکس نوری ارزیابی شد. باندهای جذب با استفاده از طیف سنج رامان و اسپکتروفتومتر مادون قرمز تبدیل فوریه تعیین شدند. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای تجزیه و تحلیل مورفولوژی سطح و توزیع عنصر نانوالیاف کربن و نانوذرات مس استفاده شد.

نتایج نشان داد که تشکیل دندریت روی با موفقیت توسط یک لایه پوشش محافظ از نانوالیاف کربن اصلاح شده با نانوذرات مس مهار شد. علاوه بر این، محاسبات تئوری تابعی چگالی (DFT) نشان داد که نانوذرات مس دوستدار روی، کارایی جذب بالایی برای یون‌های روی دارند و آندهای روی را در باتری‌های یون روی آبی تثبیت می‌کنند.

انتهای پیام