ساخت باطری لیتیوم-یونی با استفاده آلیاژ لیتیوم-منیزیم به عنوان آند پایدار

Lithium–Magnesium Alloy as a Stable Anode for Lithium–Sulfur Battery

 

باطری های لیتیوم-گوگرد (Li-S) به عنوان نسل بعدی سیستم های ذخیره سازی انرژی در نظر گرفته می شوند چون تراکم انرژی بسیار بالایی داشته و هزینه آن ها بسیار پایین است. با این حال، کاربرد عملی باطری های لیتیوم-گوگرد هنوز محدود به پایداری چرخۀ کاتد گوگرد و آند لیتیومی است. مشخصاً، ناپایداری سطح و حجم آند لیتیومی در طول هر سیکل، مانع جدی ای در برابر کاربرد عملی باطری لیتیوم-گوگرد است. در این مقاله بسیار مهم که در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است، یک آلیاژ منیزیم-لیتیوم غنی از لیتیوم به عنوان آند باطری های Li-S مورد بررسی قرار گرفته است و از طریق مباحث آلیاژسازی بین این دو عنصر، تلاش شده است تا پایداری در سطح و حجم آند لیتیومی بهبود یابد. نتایج تجربی این کار نشان دادند که یک لایه پسیو با استحکام بالا بر روی سطح آند آلیاژ Li-Mg تشکیل می شود که می تواند واکنش های جانبی را کاهش دهد و از این طریق مورفولوژی سطحی صاف در طول چرخه تشکیل می شود (از تشکیل دندریت های لیتیومی جلوگیری می شود). در عین حال، پس از مرحله جدا شدن لیتیوم از آند (Delithiation) ماتریس انتقال الکترون و یون لیتیوم توسط آلیاژ Li-Mg با نقص لیتیومی تشکیل می شود که پایداری ساختااری آند را در طول فرایند جداسازی/اندرکنش لیتیوم، تضمین می کند. در نتیجه، آلیاژ پایۀ Li-Mg غنی از لیتیوم می تواند یک آند بسیار چشمگیر برای باطری Li-S باشد.

در زمینه سیستم های ذخیره سازی انرژی و باطری ها، در حال حاضر باطری های ذخیره سازی یون ها (لیتیوم، آلومینیوم، سدیم و منیزیم) بسیار مورد توجه هستند. پیش بینی می شود که در آینده، باطری های سدیمی و منزیمی بتوانند جایگزین باطری های فعلی لیتیومی شوند. از جمله مشکلات باطری های لیتیومی، تشکیل دندریت است و ناایمن بودن آن است که تحقیقات فعلی در راستای حل این مشکلات در حال انجام هستند. این مقاله نشان می دهد که متالورژی و آلیاژسازی می تواند نقش موثری در ساخت باطری ها ایفا کند. آلیاژهای مختلفی می توانند به این منظور به کار روند که غالباً دارای تخلخل بوده، جذب بالای یون مورد نظر را تامین می کنند و با یون ها، کمپلکس های تجزیه پذیر تشکیل می دهند. پیشنهاد می گردد که در فعالیت های پژوهشی خود، به این زمینه نیز توجه داشته باشید چرا که قابلیت تجاری سازی بالایی نیز دارند.

گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)