سنتز و ارزيابي عملكرد الكتروليت هاي جامد پليمري براي باتري هاي ليتيوم-يون

كارشناسي ارشد

با توجه به رشد روزافزون استفاده از باتري‌هاي ليتيوم-يون به عنوان منبع ذخيره انرژي الكتروشيميايي به ويژه در خودروهاي الكتريكي، پژوهش براي بهبود عملكرد اين نوع باتري‌ها ضروري به نظر مي‌رسد. الكتروليت‌هاي جامد پليمري يك جايگزين مناسب براي الكتروليت‌هاي مايع معمول، براي افزايش ايمني، افزايش چگالي انرژي (از طريق استفاده از آند ليتيومي) و كاهش هزينه ساخت باتري‌هاي ليتيوم-يون، مي‌باشند. بدين منظور در پژوهش حاضر يك الكتروليت جامد شامل آميخته پليمري از پلي‌كاپرولاكتون (PCL) و پلي‌استايرن-اكريلونيتريل (SAN) و نمك LiTFSI سنتز، مشخصه‌يابي و عملكرد آن به عنوان الكتروليت/جداكننده در باتري ليتيوم-يون بررسي شد. الكتروليت به دست آمده داراي هدايت يوني به ميزان 5-^10*1/6 زيمنس بر سانتي متر در دماي اتاق و 4-^10*1/8 زيمنس بر سانتي متر در دماي 75 درجه سانتي گراد مي‌باشد. نتايج آزمون DSC نشان داد افزودن SAN باعث ايجاد يك الكتروليت كاملا آمورف نسبت به PCL نيمه‌كريستالي مي‌شود كه اين موضوع به عنوان عامل اصلي افزايش هدايت يوني شناخته شد. آزمون كشش پليمر افزايش قابل توجه پايداري مكانيكي الكتروليت را پس از افزودن SAN ثابت كرد. آزمون FT-IR طبق انتظار تشكيل پيوند كوئورديناسيوني ميان يون ليتيوم و اكسيژن واحد كربونيل PCL را نشان داد. آزمون عدد انتقال، ميزان 0/42 براي كاتيون ليتيوم را نتيجه داد كه تقريبا چهار برابر الكتروليت پلي‌اتيلن‌اكسايد و در رده الكتروليت‌هاي كوپليمر شده بر پايه PCL است. آزمون عملكرد در باتري مقدار بيشينه ظرفيت معادل 86% باتري مرجع با الكتروليت (مايع) و جداكننده تجاري را نتيجه داد. هم‌چنين مشخص شد الكتروليت شامل SAN خالص با بارگذاري نمك بالا هدايت يوني 6-^10*6/3 زيمنس بر سانتي متر در دماي اتاق داراست كه براي اين الكتروليت پليمر-در-نمك قابل توجه است.

196473

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

سوسن روشن ضمير