مطالعه تابع چگالی انرژی و سطوح انرژی بر روی افزودنی های مایع یونی در باتری های لیتیوم یون

باتری های لیتیوم-یون که دارای چگالی انرژی بالا بوده که به عنوان ذخیره انرژی در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این زمینه، مایعات یونی به عنوان یک دسته جدید از مواد ظاهر شده اند و به دلیل کاربردهای بالقوه خود، به عنوان افزودنی ها در باتری های لیتیوم یون توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. الکترولیت های مبتنی بر مایع یونی، باتری هایی با خواص ویژه مانند پایداری حرارتی، الکتروشیمیایی نسبتا مناسب تر، عملکرد بازدارنده شعله، خواص انحلال پذیری قابل تنظیم، فشار بخار ناچیز، ایمنی خوب، چگالی انرژی/قدرت بالا و پایداری طولانی مدت هستند. به طور کلی، پایداری ترمودینامیکی یک الکترولیت اغلب توسط انرژی سطوح HOMO و LUMO آن تعیین می شود. ایجاد لایه بین فاز الکترولیت جامد هنگامی اتفاق می افتد که پتانسیل ردوکس الکترودهای به کار رفته در باتری فراتر از پنجره الکتروشیمیایی الکترولیت باشد. در باتری ها، پایداری الکترولیت منوط به پیشی گرفتن سطوح انرژی از انرژی فرمی آند است. در این بررسی، ابتدا یک طبقه از مایعات یونی انتخاب و سپس به منظور پیش بینی عملکرد افزودنی ها سطوح انرژی این ترکیبات با استفاده از تکنیک های تئوری تابعی چگالی (DFT) در بسته Gaussian۰۹ با توابع پایه B۳LYP/۶-۳۱۱++G (d, p) تعیین شد. این محاسبات نشان داد مایع یونی دارای گروه بوتیل، سطح انرژی کمتری نسبت به اتیل داشته و BMI مناسب تر از دو مایع یونی دیگر می باشد. هدف اصلی در این پژوهش، کمک به درک انتقال یونی پایدار و تقویت کننده در رابط گرافیت/الکترولیت به کمک به انتخاب افزودنی بهینه است. به کمک محاسبات میتوان بهترین ترکیب را انتخاب کرد و در بخش تجربی مورد استفاده قرار داد که در کاهش هزینه و زمان بسیار موثر است

کلیدواژه ها:

افزودنی مایع یونی ، لیتیوم یون باتری ، تابع چگالی انرژی ، اینترفاز الکترولیت جامد ، بهبود عملکرد