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 |