بررسی اثر پوشش زیرکونیای آمورف بر پایداری آند آلیاژی بیسموت تلوراید (Bi۲Te۳) در باتری لیتیوم-یون

در سال های اخیر آندهای مبتنی بر بیسموت به دلیل ظرفیت ویژه بالا، پتانسیل کاری پایین، هدایت الکتریکی بالا و مشکلات زیست محیطی مورد توجه قرار گرفته اند. با این وجود، افت شدید ظرفیت در چرخه عملکرد یکی از چالش های بزرگ این مواد است که با تشکیل لایه بین فازی الکترولیت-جامد (SEI) و تغییرات حجمی مرتبط است. در این مطالعه، مهندسی سطحی ذرات نانوساختار Bi۲Te۳ با پوسته اکسید زیرکونیم آمورف برای بهبود عملکرد باتری های لیتیوم یون (LIB) معرفی می شود. Bi۲Te۳ به عنوان ماده فعال با آلیاژسازی مکانیکی سنتز شد و با استفاده از یک روش ساده مبتنی بر شیمی تر، زیرکونیم (IV) اکسی نیترات روی ذرات ماده فعال قرار گرفت. سپس با کلسینه کردن مخلوط به دست آمده در دمای ◦C ۲۸۰، زیرکونیم (IV) اکسی نیترات تبدیل به زیرکونیا با ساختار آمورف شد. مطالعات میکروسکوپی و الکتروشیمیایی نشان داد که در ۲ درصد جرمی، لایه زیرکونیا آمورف ظرفیت آند Bi۲Te۳ اصلاح نشده در اولین چرخه دشارژ را از mAh g-۱ ۸/۱۴۵ به mAh g-۱ ۱/۲۴۵ افزایش می دهد. پس از ۱۰۰ چرخه شارژ/دشارژ در جریان C ۰/۵ این مقادیر به ترتیب حدود mAh g-۱ ۳۴ و mAh g-۱ ۱۰۰ است که بهبود پایداری در حدود ۳۰۰ درصد را نشان می دهد. همچنین مشاهده شد که مقدار مقاومت لایه SEI در نمونه پوشش داده شده کمتر است. سنتز آسان مواد آمورف برای مهندسی خواص مواد فعال باتری می تواند راه جدیدی را برای ساخت مواد ذخیره انرژی با کارایی بالا هموار کند.