ساخت نانوکامپوزیت کربن سخت- سیلیکون به‎عنوان ماده فعال آندی باتری یون لیتیوم

در این پژوهش، با استفاده از رزین فنولی به‎عنوان پیش‎ماده کربنی و مقادیر مختلف اتیلن‎گلیکول به‎عنوان عامل حفره‌ساز نمونه‎های کربن سخت متخلخل سنتز شدند. نمونه‎ها توسط پراش پرتو ایکس (XRD) و جذب و واجذب گاز نیتروژن ‎مشخصه‎یابی شدند. در الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه‎ها، پیک‎های پهن مشاهده شد که نشان‎دهنده ساختار آمورف آنهاست. همچنین نمودارهای جذب و واجذب گاز نشان داد که ایزوترم جذب نمونه‎ها از نوع چهارم است و تمام نمونه‎ها ساختار نانومتخلخل دارند. آزمون‎های شارژ و دشارژ برای به‎دست آوردن ظرفیت از نمونه‎ها گرفته شد. نمونه‎ای که دارای بیشترین ظرفیت، پهن‎ترین الگوی پراش پرتو ایکس و میزان تخلخل مناسب بود، برای ترکیب شدن با سیلیکون انتخاب شد. نانوذرات سیلیکون توسط آسیاکاری مکانیکی از میکروذرات سیلیکون به‎دست آمدند. براساس الگوی پراش پرتو ایکس نانوذرات سیلیکون ساختار بلوری داشته و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) نیز نشان داد ذرات در اندازه نانومتری بوده و توزیع یکنواختی دارند. الگوهای پراش پرتو ایکس نانوکامپوزیت‎ها نیز بررسی شده و وجود سیلیکون و کربن سخت در ساختار آنها تأیید شد. بر اساس آزمون‎های الکتروشیمیایی مشاهده شد که افزودن مقداری سیلیکون ظرفیت نانوکامپوزیت را افزایش داده و بازده کولنی و طول عمر را بهبود می‎بخشد.  

Keywords:

Lithium ion battery , Hard carbon , Silicon. , باتری یون لیتیوم , کربن سخت , سیلیکون.