سنتز و مهندسی ریخت شناسی بر رفتار چرخه پذیری نانوساختارهای آمونیوم وانادات به عنوان کاتد باتریهای یون - لیتیم

پیشرفت در فناوری باتری های یون-لیتیم به توسعه مداوم علم مواد متکی است، جایی که توسعه مواد الکترودی با کارایی بالا به گسترش دنیای نوآوری باتری برای برآورده کردن قابلیت سرعت پذیری و چرخه پذیری قابل توجه در حین فرآیند ورود و خروج یون لیتیم کمک شایانی نموده است. با این حال، انتخاب محدود مواد کاتدی و عدم وجود مکانیزم های موثر از فرآیند سنتز و بهینه سازی مداوم آن ها برای تحقق بخشیدن به مشخصات ویژه از جمله ظرفیت ویژه بالا، پایداری چرخه ای عالی و قابلیت سرعت بالا تا حد زیادی مانع از کاربرد عملی آن ها شده است. در این زمینه، ترکیبات مبتنی بر اکسیدهای وانادیومی به دلیل انعطاف پذیری در ترکیب استوکیومتری و توانایی برای واکنش های انتقال چند الکترونی به-طور گسترده مورد توجه قرار گرفته اند. از آنجا که عملکرد با نرخ پایین و ثبات چرخه ای ناچیز از نقص های کلیدی این ترکیبات است، الزامات سخت گیرانه برای بهره برداری از اثر ستونی با اصلاح فاصله بین لایه ای اکسید وانادیوم و معرفی NH۴V۴O۱۰ نیاز است. بنابراین، نانوتسمه های انباشته لایه به لایه آمونیوم وانادات با استفاده از مخلوط پیش سازهای کاهنده به روش هیدروترمال تهیه گردید. فاصله بین لایه ای بزرگ می تواند حرکت یون لیتیم را در داخل شبکه به شدت بهبود ببخشد و نرخ پایداری الکترود را افزایش دهد. برای روشن کردن همبستگی ساختار-شکل-عملکرد، کنترل خلوص، ساختار، مورفولوژی و بازده الکتروشیمیایی نانوساختار های آمونیوم وانادات به عنوان کاتد باتری های یون- لیتیم مورد ارزیابی قرار گرفت. با درک عمیق تر خواص الکتروشیمیایی، معماری منحصربه فرد نانوتسمه توانست سینتیک سریع و ظرفیت دشارژ کارآمد را نسبت به نمونه های دیگر امکان پذیر سازد. در مقایسه با مطالعات پیشین، مقدار ظرفیت نانوتسمه های آمونیوم وانادات سنتز شده برابر ۱۹۶/۷۶ میلی آمپر ساعت بر گرم در چگالی جریان ۳۰ میلی آمپر بر گرم در محدوده ولتاژ ۱/۸ تا ۴ ولت حاصل گردید، در جایی که پس از ۵۰ چرخه به ۸۷/۲۸ درصد حفظ ظرفیت دست یافت