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

در این پژوهش، با استفاده از رزین فنولی به عنوان پیش ماده کربنی و مقادیر مختلف اتیلن گلیکول به عنوان عامل حفره‌ساز نمونه های کربن سخت متخلخل سنتز شدند. نمونه ها توسط پراش پرتو ایکس (xrd) و جذب و واجذب گاز نیتروژن مشخصه یابی شدند. در الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه ها، پیک های پهن مشاهده شد که نشان دهنده ساختار آمورف آنهاست. همچنین نمودارهای جذب و واجذب گاز نشان داد که ایزوترم جذب نمونه ها از نوع چهارم است و تمام نمونه ها ساختار نانومتخلخل دارند. آزمون های شارژ و دشارژ برای به دست آوردن ظرفیت از نمونه ها گرفته شد. نمونه ای که دارای بیشترین ظرفیت، پهن ترین الگوی پراش پرتو ایکس و میزان تخلخل مناسب بود، برای ترکیب شدن با سیلیکون انتخاب شد. نانوذرات سیلیکون توسط آسیاکاری مکانیکی از میکروذرات سیلیکون به دست 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 نانوکامپوزیت ها نیز بررسی شده و وجود سیلیکون و کربن سخت در ساختار آنها تایید شد. بر اساس آزمون های الکتروشیمیایی مشاهده شد که افزودن مقداری سیلیکون ظرفیت نانوکامپوزیت را افزایش داده و بازده کولنی و طول عمر را بهبود می بخشد.

synthesis of hard carbon- silicon nanocomposite as anode active material for lithium-ion batteries

in this research, using phenolic resin as the precursor of carbon and various amounts of ethylene glycol as a pore former, porous samples of hard carbon were synthesized. samples were characterized by xray diffraction (xrd) and n2 adsorptiondesorption methods. broad diffraction peaks represent the amorphous structure of samples. moreover, the gas adsorptiondesorption curves showed that the adsorption isotherms of samples were of type iv and all samples had mesomicro porous structure. chargedischarge tests were performed on samples to obtain their capacities. the sample with higher capacity, broader xrd pattern and appropriate porosity, was selected for silicon incorporation. silicon nanoparticles were obtained by mechanical milling of its micro particles. according to xrd patterns, silicon nanoparticles had a crystalline structure. field emission scanning electron microscopy (fesem) images approved uniform distribution of nanoparticles. xrd patterns of nanocomposites evidenced the existence of hard carbon and silicon. the electrochemical test results showed that the capacity, coulombic efficiency and cycle life of nanocomposites were improved by increasing the amount of silicon.