شماره ركورد
24907
شماره راهنما
NANO2 117
عنوان
شبيه سازي ديناميك مولكولي نقش جداكننده كاليگزارن در فرآيند انتقال يون ليتيوم در باتري يون ليتيوم
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
نانو شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1403/09/26
صفحه شمار
62 ص.
استاد راهنما
حسن سبزيان
استاد مشاور
محمدابراهيم ايزدي
كليدواژه فارسي
باتري يون ليتيوم , جداكننده , شبيه سازي ديناميك مولكولي , كاليگزارن , كاليگز[4]كينون(CQ4) , ميدان الكتريكي
چكيده فارسي
باتري¬هاي يون ليتيوم (LIBs)به عنوان يكي از مهم¬ترين سامانه¬هاي ذخيره انرژي در انواع دستگاه¬هاي الكترونيكي در نظر گرفته ميشوند¬. مشكلات ¬ايمني موانع بزرگي هستند كه كاربرد باتريهاي يون ليتيوم را در مقياس بزرگ محدود مي¬كنند. بنابراين توسعه مواد با پايداري گرمايي بالا و ايمني ¬ذاتي براي اجزاء مختلف تشكيل¬دهنده باتريهاي يون ليتيوم (شامل كاتد، آند، الكتروليت و جداكننده)، راه-حل نهايي براي بهبود ايمني اين باتري¬ها است. جداكننده¬ها از اجزاي حياتي باتريهاي يون ليتيوم هستند و ويژگيهاي آنها نقش مهمي در دستيابي به عملكرد بهينه و ايمني ذاتي يك باتري دارد. بنابراين، براي انتخاب يك جداكننده مناسب، مشخصه¬هاي پايداري شيميايي و الكتروشيميا¬يي، ترشوندگي، خواص مكانيكي، ضخامت، نفوذپذيري، اندازه منفافذ و تخلخل، پايداري هندسي(ابعادي)، پايداري گرمايي و امكان قطع جريان يوني(خاموش¬سازي) را بايد درنظرگرفت. در اين پژوهش، با استفاده از روش شبيهسازي ديناميك مولكولي، امكان استفاده از كاليگزارن CQ4 به عنوان جداكننده در باتري¬هاي يون ليتيوم مورد¬بررسي قرار گرفته است. شبكهاي از كاليگز[4]كينون به عنوان جداكننده طراحي شده است و با استفاده از روش شبيهسازي ديناميك مولكولي در دو دماي 300 و 400 كلوين، به بررسي اثر اين نوع جداكننده در تحرك يونهاي ليتيوم پرداخته شده است. نتايج اين شبيهسازيها نشان ميدهد كه شبكه كاليگزارني، يك جداكننده مناسب براي باتريهاي يون ليتيومي ميباشد، زيرا مولكولهاي حلال و يونهاي PF_6^- از آن عبور نميكنند و تنها يونهاي Li^+ از آن عبور گزينشي دارند. همچنين، اين شبكه جداكننده كاليگزارني ميتواند با كاهش سرعت عبور يونهاي ليتيوم، به عنوان يك مانع فيزيكي در انتقال يونها عمل كند و باعث كاهش سرعت عبور يونهاي ليتيوم از يك سمت به سمت ديگر باتري شود و پايداري سامانه را افزايش داده و از داغ شدن سريع باتري جلوگيري كند.
كليدواژه لاتين
Lithium-ion batteries (LIBs) , Separator , Molecular Dynamics Simulation , Calixarene , Calix[4]quinone (CQ4) , Electric Field
عنوان لاتين
Molecular dynamics simulation of the role of calixarene separator in the transfer of lithium ion in the lithium-ion battery.
گروه آموزشي
نانو فناوري
چكيده لاتين
Lithium-ion batteries (LIBs) are considered one of the most important energy storage systems in various electronic devices. Safety concerns are significant obstacles that limit the application of lithium batteries on a large scale. Therefore, development of materials with high thermal stability and intrinsic safety for the various components constituting lithium-ion batteries (cathode, anode, electrolyte, and separator) is the ultimate solution to improve the safety of these batteries. Separator is an important component of lithium batteries, and therfore, their characteristics play critical role in achieving optimal performance and intrinsic safety of lithium-ion batteries. For the selection of a suitable separator, characteristics including chemical and electrochemical stabilities, wettability, mechanical properties, thickness, permeability, pore size and porosity, geometric (dimensional) stability, thermal stability, and ability for interruption of the uncontrolled ionic current (shutdown) should be considered. In this study, using molecular dynamics simulation, possibility of using calix[4]quinone(CQ4) as a separator in lithium-ion batteries has been investigated. A network of CQ4 has been designed as the separator, and its effect on the migration of lithium ions has been investigated at two temperatures of 300 and 400 K. The simulations showed that the C4Q separator is a suitable separator for lithium-ion batteries since it does not allow transfer of the solvent molecules and PF6- ions, while only Li+ ions have are allowed to selectively transfer through it. Also, the C4Q separator can act as a physical barrier in the transfer of ions by reducing the transfer rate of the lithium ions, and thus increases the stability of the system, and prevents the battery from fast overheating. In addition, this C4Q separator does not interfere with the charging process, although reducing the overall charging rate.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
141517
نويسنده