عنوان
توليد فيلم‌هاي نانو متخلخل پلي‌پروپيلن مورداستفاده در باتري‌هاي ليتيم يون به‌عنوان غشاء جداكننده الكترودها
نويسنده اصلي
علي عربي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
چكيده
نياز دنياي امروز به تأمين انرژي باعث جهت دهي تحقيقات به سمت توليد باتري و ساير ابزارهاي توليد كننده انرژي شده است. امروزه باتري‌هاي يون ليتيم بيشترين استفاده را در وسايل قابل حمل مثل موبايل و لپ تاپ و... رادارند. ابزارهاي ديگري نيز وجود دارند كه نيازمند باتري هستند و هر يك براي عملكرد خود به مقدار مشخصي انرژي نياز مندند.
از جمله اجزاي اصلي باتري‌هاي ليتيم- يون جداكننده آند و كاتد است. نقش اصلي جداكننده، جلو گيري از اتصال كوتاه آند و كاتد و همچنين همزمان با آن قابليت انتقال يون‌هاي ليتيم را داشته باشد. تا كنون از جمله متداولترين موادي كه به‌عنوان تشكيل‌دهنده جداكننده مورداستفاده قرار مي‌گرفتند فيلم‌هاي متخلخل پلي اتيلن PE و پلي‌پروپيلن PP و يا فيلمي تشكيل شده از لايه‌هاي تركيبي اين دو بود. از لحاظ ابعادي (ضخامت فيلم و يا حفراتي كه در داخل فيلم وجود دارد) كارهاي انجام شده با اين جنس پليمر بيشتر در سايز ميكرو انجام مي‌گيرد. با توجه به ويژگي‌هاي برجسته اي كه پليمر پلي‌پروپيلن دارد، هدف اين پروژه توليد و بررسي فيلمي از جنس پلي‌پروپيلن با منافذي نانومتري بوده كه طبق تحقيقات انجام شده اين عمل در مواردي مي‌تواند باعث بهبود عملكرد جداكننده در باتري ليتيم- يون مي‌شود.
در پژوهش از دو روش اصلي توليد فيلم جداكننده با هدف تهيه غشاء جداكننده نانو حفره استفاده شد. چارچوب اصلي انجام آزمايشات بر اساس فرآيند خشك و روش جدايي فاز( فرآيند مرطوب) طرح‌ريزي و اجراء شد. جهت بهبود فرآيند ايجاد حفره از فيلم‌هاي آلياژي پلي‌پروپيلن/ پلي‌استايرن استفاده گرديد. اين امر اين اجازه را مي‌داد كه بتوان همزمان نمونه فيلم‌هاي اوليه در هر دو فرآيند به منظور توليد جداكننده استفاده كرده و پس از مقايسه روش بهينه را برگزيد. در اين پژوهش از تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM و نرم افزار Image J براي تحليل تصاوير همچنين آزمون‌هاي مربوط به تعيين درصدحفره و همچنين آزمون تعيين ضخامت، براي مقايسه، تحليل و بررسي و همچنين مشخص كردن نمونه‌هاي بهينه استفاده شد.
با استفاده از نتايج به دست آمده مي‌توان گفت كه براي نمونه فيلم‌هاي آلياژي كه شرايط خاصي را دارا باشند مطابق با روش حلالي (استفاده از حلال فاز متفرق) مي‌توان به غشايي با ضخامت حدود 20 ميكرومتر و درصد حفره حدود 26 % و حفراتي نانومتري دست پيدا كرد. افزودن پلي استايرن به PP هم در فرآيند خشك و هم در فرآيند مرطوب سبب افزايش درصد حفرات تشكيل شده گرديد. با مقايسه مشخصات غشاء مذكور با مشخصات يكي از متداولترين جداكننده هاي باتري ليتيم يون مي‌توان اين ادعا را داشت كه غشاء مذكور قابليت استفاده در باتري ليتيم يون را به عنوان جداكننده آند و كاتد دارد.
واژه‌هاي كليدي: باتري ليتيم-يون ، جداكننده ، سامانه‌هاي نانو پليمر، پلي‌پروپيلن، غشاء نانو حفره
شماره ركورد
189984
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر محمد فصيحي
رشته تحصيلي
مهندسي نانو مواد - نانو فناوري
استاد راهنما
دكتر عليرضا زاهدي