تهیه، شناسایی و مطالعه رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ Sn-Ni نانو ساختار به عنوان آند در باتری یون- لیتیم

انگیزه زیادی برای توسعه مواد غیرکربنی به عنوان الکترودهای منفی وجود دارد که ظرفیت های بالاتر از کربن را ارائه دهند. در این میان، قلع به دلیل ظرفیت تئوری بالا (۹۹۰ mAhg-۱ و mAhcc-۱۷۲۰۰ )، رسانایی بالا و غیر سمی بودن، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. از طریق آلیاژ سازی قلع با سایر فلزات می توان از شکستن و خرد شدن مواد الکترودی، کاهش ظرفیت و سیکل پذیری جلوگیری نمود. در این کار پژوهشی، نانو ساختار دندیریتی آلیاژ Sn-Ni با مقادیر قلع بالا توسط ترسیب الکتروشیمیایی دو الکترودی بر روی جمع کننده جریان مسی در حضور پلاتین به عنوان الکترود کمکی همراه با واکنش آزادسازی هیدروژن تهیه گردید. آلیاژ تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) شناسایی شده است. در این مطالعه، ورود و خروج یون لیتیم در آند و خواص الکتروشیمیایی آند Sn-Ni در تک سل سکه ای باتری یون لیتیومی در حضور الکترولیت تجاری بر پایه اتیلن و پروپیلن کربنات با استفاده از ولتامتری چرخه ای (CV)، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و تست شارژ و دشارژ مورد بررسی قرار گرفته است. پیک های کاتدی و آندی در ولتامتری چرخه ای به ترتیب مربوط به واکنش های آلیاژسازی (lithiation) و آلیاژزدایی (delithiation) لیتیم با قلع هستند. در منحنی نایکویست حاصل از طیف سنجی امپدانس نیز نفوذ یون لیتیم و هدایت بالای آن مشاهده شده است. در تستهای شارژ و دشارژ ظرفیت دشارژ عملی mAhg-۱ ۱۳۸۸ برای ضریب تخلیه ۱c بدست آمده است. با توجه به ساختار سه بعدی دندریتی و متخلخل آلیاژ Sn-Ni سطح مقطع بیشتری برای واکنش lithiation و delithiation در دسترس بوده بنابراین ظرفیت بدست آمده در مقایسه با ظرفیت قلع خاص بزرگتر است.

کلیدواژه ها:

باتری یون - لیتیم ، آلیاژ فلزی ، نانو ساختار دندریتی ، شارژ و دشارژ ، آند Sn-Ni.