ساخت، مشخصه‌یابی و سیکل‌پذیری ماده کاتدی سولفور- پلی‌پیرول جهت کاربرد در باتری-های ثانویه لیتیمی

نویسندگان

1 Materials Engineering Department, Malayer University

2 Department of Nanotechnology and Advanced Material, Materials and Energy Research Center

3 Materials Eng., Materials and Energy Research Center

چکیده

در این پژوهش، کامپوزیت سولفور- پلی�پیرول به عنوان ماده کاتدی باتری�های ثانویه لیتیمی ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. پلیمر رسانای پلی�پیرول به روش پلیمریزاسیون درجای مونومرهای پیرول با استفاده از عامل اکسنده کلرید آهن بر سطح ذرات سولفور نشانده شد. مشخصه�یابی کامپوزیت سنتز شده با استفاده از آزمون�های طیف�سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، تفرق اشعه X، توزین حرارتی و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج این آزمون�ها نشان دادند که پلی�پیرول به درستی بر سطح ذرات سولفور تشکیل شده و هیچ واکنش شیمیایی بین آنها رخ نداده است. آزمون�های عملکردی نشان دادند که پوشش پلی�پیرول سبب افزایش ظرفیت ویژه، افزایش بازده کولنی و بهبود سیکل�پذیری ماده کاتدی می�شود. ظرفیت برگشت�پذیر mAh g-1 502 پس از 50 سیکل برای کاتد کامپوزیتی بدست آمد که حدود 4 برابر ظرفیت کاتد سولفور در همین شرایط می�باشد. بهبود عملکرد کاتد کامپوزیتی به افزایش هدایت الکتریکی ماده کاتدی و جلوگیری از پدیده انتقال با افزودن پلی�پیرول نسبت داده می�شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis, characterization and cyclability of sulfur-polypyrrole composite as a cathode material for lithium secondary batteries

چکیده [English]

In this research, a sulfur-polypyrrole composite as cathode material of lithium-sulfur batteries was synthesized and evaluated. Polypyrrole conductive polymer was precipitated on the surface of sulfur particles by in-situ polymerization of pyrrole monomer with FeCl3 as the oxidizing agent. The synthesized composite was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The results of these experiments showed that polypyrrole was synthesized properly on the surface of sulfur particles and no chemical reaction occurred between them. Performance experiments showed that polypyrrole coating leads to increase the specific capacity and columbic efficiency and improve the cyclability of cathode material. A reversible capacity of 502 mAh g-1 was obtained for composite cathode after 50 cycles, which is ~4 times higher thansulfur cathode. The improved performance of the composite cathode is attributed to the enhanced electrical conductivity of cathode material and prevention of “shuttle phenomenon” with addition of polypyrrole.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lithium-sulfur battery
  • sulfur-polypyrrole composite
  • cathode material
  • cycle performance