مطالعه و بررسی محاسباتی بر روی حلال های یوتکتیک عمیق(DESs) در باتری های زینک یون

باتری های روی- یون دستگاه های ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی بسیار امیدوارکننده ای بوده که به دلیل ظرفیت ویژه بالا، ایمنی مناسب و مزایای اقتصادی شناخته شده اند. الکترولیت به عنوان رابط میان کاتد و آند عمل کرده و یک محیط عملیاتی مناسب ایجاد می کند. با این وجود، استفاده از الکترولیت های آبی مشکلات متعددی را برای کاتد (مانند انحلال مواد کاتدی، برهمکنش الکترواستاتیکی و تشکیل محصولات جانبی) و آند (از جمله تشکیل دندریت روی و واکنش های جانبی) ایجاد می کند. استفاده از افزودنی ها، به عنوان یک روش پیشرفته و قابل توجه، به منظور حل چالش های الکترولیت مورد توجه قرار گرفته اند. حلال های یوتکتیک عمیق به عنوان افزودنی های مناسب شناخته شده و به دنبال آن محاسبه ویژگی های شیمیایی آن ها با استفاده از تئوری تابعی چگالی (DFT) انجام شد. نرم افزار گوسین برای محاسبه تاثیر افزودنی های آلی بر بهینه سازی محیط و هماهنگی با Zn+۲ استفاده می شود. با استفاده از این نرم افزار، مواد شیمیایی انتخاب شده مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. بر اساس یافته های این مطالعه، پیش بینی می شود که الکترولیت های آبی حلال یوتکتیک عمیق به دلیل ویژگی های بسیار سودمند خود، از جمله فشار بخار کم، سمیت پایین، پایداری در فاز مایع در دماهای پایین و مقرون به صرفه بودن به طور ویژه به عنوان الکترولیت های مناسب برای باتری های روی- یون عمل کنند. بنابراین، مطالعه و طراحی الکترولیت های حلال یوتکتیک عمیق بهینه برای باتری های روی- یون مناسب است. ابتدا دسته مورد نظر از حلال یوتکتیک عمیق انتخاب شده و سپس به منظور پیش بینی عملکرد افزودنی ها، سطوح انرژی این ترکیبات با استفاده از روش های تئوری تابع چگالی در بسته Gaussian۰۹ با توابع پایه B۳LYP/۶-۳۱۱++G(d,p) تعیین می شود. این محاسبات نشان می دهد تمام حلال ها سطح انرژی کمتری نسبت به آب داشته و DES۳ نسبت به سایر حلال ها مناسب تر می باشد. هدف اصلی این بررسی، کمک به درک انتقال یونی پایدار و تقویت کننده در رابط گرافیت/الکترولیت بوده که به کمک انتخاب افزودنی بهینه انجام می گیرد. به کمک محاسبات می توان بهترین ترکیب را انتخاب کرده و در بخش تجربی مورد استفاده قرار داد که در کاهش هزینه و زمان بسیار موثر است.

کلیدواژه ها:

افزودنی حلال های یوتکتیک عمیق ، روی یون باتری ، تابع چگالی انرژی ، سطوح انرژی ، طول عمر چرخه