مقایسه‌‌ی عملکرد مایعات یونی مبتنی بر لیتیم و سدیم به عنوان الکترولیت در باتری‌های یونی
کد مقاله : 1211-IACC7
نویسندگان
مرضیه سبزی سروستانی *1، حسین حقانی2، محمد مهدی علویان مهر3
1گروه علوم پایه، دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
2دانشکده شیمی، گروه شیمی فیزیک، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
3دانشکده شیمی ، گروه شیمی فیزیک، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
چکیده مقاله
حلال‌های آلی به‌طور گسترده به عنوان الکترولیت در باتری‌های یونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حلال‌ها رسانایی الکتریکی مناسب و سازگاری خوبی با الکترودها دارند؛ اما به دلیل فرار بودن، واکنش‌پذیری و پایداری کم برای کاربردهایی تجاری مناسب نیستند.مایعات یونی ترکیباتی هستند که تماما از یون ساخته شده و معمولا در دمای پایین‌تر از 100 مایع بوده فشار بخار پایین دارند از این رو غیر فرار اند و به دلیل داشتن پایداری گرمایی و هدایت یونی بالا یک الکترولیت مناسب برای باتری‌های یونی به حساب می‌آیند. باتری‌های لیتیومی به دلیل داشتن چگالی انرژی و توان بالا به طور گسترده در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساخت این نوع باتری‌ها برای ذخیره‌سازی انبوه انرژی با یک چالش بزرگ یعنی منابع محدود لیتیم و هزینه فراوان مواجه است. هدف از این مطالعه مقایسه برهمکنش میان الکترولیت های مبتنی بر یون سدیم و لیتیم است، تا در نهایت با مطالعات بیشتر و بررسی خواص فیزیکی این نوع الکترولیت‌ها بتوان به باتری‌هایی با توان بالا برای ذخیره انرژی، ارزان و در دسترس دست یافت. . این پژوهش به صورت محاسباتی و با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی(DFT) انجام شده است.ابتدا مولکول‌ها در سطح B3LYP و مجموعه پایه6-311++G(d,p) بهینه شده و محاسبات فرکانس برای بدست آوردن ساختاری با حداقل انرژی انجام شد. برهمکنش میان کاتیون و آنیون و پیوند‌های هیدروژنی توسط محاسبات NBO انجام گرفت. انرژی ترکیب‌ها با محاسبه‌ی خطای BSSE بدست آمد و سپس انرژی اتصال نیز با استفاده از انرژی تصحیح شده محاسبه گردید. بار اتم‌ها نیز با استفاده ار دستور ChelpG محاسبه شد.به دلیل تفاوت در اندازه کاتیون‌های لیتیم و سدیم تفاوت‌هایی میان الکترولیت های دارای این دو یون وجود دارد، اما به دلیل شباهت لایه‌ی ظرفیت خواص شیمیایی مشابهی نیز دارند. در مجموع تفاوت چندانی در انرژی اتصال و انحلال نمک [LiTFSI] و[NaTFSI] در مایع یونی [S222TFSI] و چگالی بار اتم های تشکیل دهنده مشاهده نمی‌شود. از این رو امکان استفاده از نمک سدیم در الکترولیت‌های مایع یونی وجود دارد.
کلیدواژه ها
باتری‌های یونی، مایعات یونی، سولفونیوم، DFT
وضعیت: چکیده برای ارائه به صورت پوستر پذیرفته شده است