بررسی تاثیر افزودنی اتیل ۴- متیل بنزن سولفونات برساختار کاتد NCM در باتری های کامل به کمک محاسبات ریتولد

پایداری ساختار در باتری های لیتیوم یون به عنوان یکی از مهم ترین منابع ذخیره الکتریکی یک پارامتر مهم محسوب می شود، از آنجا که پایدار بودن ساختار باعث افزایش طول عمر و بهبود عملکرد الکتروشیمیایی می شود، و از طرفی کاتد نیکل-منگنز-کبالت به عنوان کاتد با چگالی انرژی بالا یکی از محبوب ترین کاتدها است، با افزودن ترکیبات به الکترولیت در باتری های لیتیوم یون می توان پایداری را افزایش داد. از طرفی، سولفونات های حلقوی توانایی کاهش در الکترود منفی و اکسیداسیون در الکترود مثبت را دارند که آن ها را به عنوان افزودنی های الکترولیت برای باتری های لیتیوم یون مناسب می سازد. زنجیره هیدروکربنی در این افزودنی ها حلالیت آن ها را در الکترولیت باتری افزایش می دهد. برای افزایش عملکرد طولانی مدت باتری های شامل ماده کاتدی نیکل-منگنز-کبالت و آند گرافیت، یک افزودنی اتیل ۴- متیل بنزن سولفونات استفاده شد. در این کار، یک افزودنی ETS به الکترولیت (EC:DMC) افزوده شد. طیف کاتدی دو گروه پیک با صفحات (۰۰۶)/(۱۰۲) و (۱۰۸)/(۱۱۰) مربوط به NCM است. با نگاهی بهتر به این پیک ها و بررسی پارامترهای شبکه به دست آمده با روش ریتولد، مشخص شد که حفظ و پایداری سازه در الکترود با افزودنی بهتر مشاهده می شود.پارامتر شبکه c نشان دهنده فاصله متوسط بین صفحات فلزی-فلزی است و مقدار c بزرگ معمولا با وارد کردن/استخراج سریع یون لیتیوم همراه است. بین نسبت c/a و اعوجاج مثلثی همبستگی وجود دارد. با افزودن یک ماده، مقادیر c و c/a افزایش می یابد، که نشان می دهد شبکه رشد در امتداد محور c را ترجیح می دهد و در نتیجه فرآیندهای الکتروشیمیایی را ارتقا می دهد. اعوجاج مثلثی c/a برای کاتد با افزودنی بیشتر از الکترود بدون افزودنی است، که نشان می دهد افزایش غلظت ETS در کاتد ساختار طبقه بندی شده را بهبود می بخشد.از طریق تجزیه و تحلیل ساختاری و مقایسه بین الکترود بدون افزودنی و الکترود با افزودنی، یافته های پراش پرتو ایکس و پارامترهای شبکه برآورد شده با استفاده از محاسبات ریتولد نشان می دهد که ساختار پس از ۴۰۰ چرخه در الکترولیت حاوی اتیل ۴- متیل بنزن سولفونات پایدارتر می شود. هم چنین یکپارچگی ساختاری را می توان به وضوح در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با افزودنی نشان داد که تایید می کند که یک پوشش محافظ رابط الکترولیت جامد از طریق مطالعات الکتروشیمیایی و ساختاری روی الکترود ایجاد می شود. این فیلم نه تنها ساختار و پایداری سطح الکترود را افزایش می دهد، بلکه از تجزیه الکترولیت نیز جلوگیری می کند. با توجه به این بررسی، اتیل ۴- متیل بنزن سولفونات می تواند به عنوان یک افزودنی مناسب برای لیتیوم یون باتری ها پیشنهاد شود

کلیدواژه ها:

افزودنی ، لیتیوم یون باتری ، سولفون ، ریتولد ، پایداری ساختاری