نانوساختارهای هیبریدی گرافن/ قلع سولفید به عنوان آند باتری های فوق سریع شارژپذیر لیتیوم-یونی و مطالعه ی اثر اتصال دهنده بر روی عملکرد الکتروشیمیایی

قلع IV سولفید (SnS۲) یکی از مهم ترین آندهای مورد استفاده در باتری های لیتیوم-یون می باشد که می توان آن را جزو ترکیب های فلزات واسطه دیکالگوژنید (TMD) به حساب آورد و دارای مزایایی از جمله غیر سمی، ساختار لایه ای و ظرفیت تئوری بالا است. اما توجه به این نکته ضروری است که SnS۲ دارای معایبی از جمله رسانایی اندک و همچنین تغییرات حجم ساختار کریستالی در حین فرآیندهای متوالی شارژ و دشارژ می باشد. از این رو تهیه کامپوزیت از ترکیب مذکور با ساختارهای کربنی و هادی از جمله گرافن می توان منجر به بهبود پایداری ساختاری و عمکلرد الکتروشیمیایی آن شود. علاوه براین، استفاده از اتصال دهنده (بایندر) مناسب در حین فرآیند ساخت الکترود یکی از موثرترین راهکارها جهت جلوگیری از افت هدایت الکتریکی و افزایش میزان پایداری مواد بر روی سطح الکترود به منظور استفاده در تعداد دفعات بالای چرخه ی شارژ و دشارژ می باشد. در گزارش حاضر، ترکیب هیبریدی SnS۲@RGO به روش کم هزینه حمام گرمایی تهیه شد و در نهایت به منظور بررسی اثر اتصال دهنده بر روی آند ساخته شده از ترکیب مذکور، از کربوکسی متیل سلولز (CMC) و همچنین مکسن با درصدهای متفاوت وزنی استفاده شد. بررسی های ساختاری و الکتروشیمیایی، به خوبی بیانگر این است که کامپوزیت تهیه شده با ده درصد وزنی از مکسن بهترین عمکلرد الکتروشیمیایی و پایداری را در بین نمونه های دیگر نشان می دهد. به عبارت دیگر استفاده از مکسن، که ترکیبی دوبعدی و رسانا با خاصیت خودترمیمی می باشد، به عنوان اتصال دهنده آندی منجر به افزایش رسانایی، بهبود نفوذ یون و همچنین کاهش تغییرات حجمی ساختار SnS۲ هنگام ورود و خروج یون های لیتیوم حتی در چگالی جریان های بالا و در نتیجه بهبود عملکرد باتری ساخته شده با ترکیب هیبریدی SnS۲@RGO می شود.

کلیدواژه ها:

باتری های لیتیوم یونی قابل شارژ ، مواد آندی ، ترکیبات لایه ای فلزات واسطه با دیکالگوژنیدها ، قلع IV سولفید ، گرافن ، مکسن