بررسی انتقال الکتریکی وب نانوالیاف در فرآیند شارژ باتری یون لیتیم با استفاده از روش های ترکیبی هوش مصنوعی

در تحقیق حاضر، در مرحله اول نانو الیاف پلی وینیل الکل/ تیتانیوم اکساید (pva/tio2) از طریق دیسپرسیون نانوذرات تیتانیوم اکساید ( با درصد های وزنی مختلف) در مقدار مشخصی آب مقطر، و سپس افزودن محلول آبی (9% وزنی) پلی وینیل الکل به سوسپانسیون تیتانیوم اکساید به روش الکتروریسی تولید گردید. بررسی ساختار مورفولوژیکی نانوالیاف (pva/tio2)، با به کارگیری میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام و ساختار فاقد دانه و یکنواخت نانو الیا ف حاصل تأیید گردید. همچنین مشاهده گردید که با افزایش محتوی نانوذرات، میانگین قطری نانو الیاف حاصل، به دلیل افزایش گرانروی محلول الکتروریسی افزایش یافت. در مرحله بعد، تخلخل غشاهای الکتروریسی شده توسط روش جذب بوتانول و پردازش تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج اندازه گیری توسط روش بوتانول نشان داد که غشاهای pva/ tio2 از تخلخلی حدود% 91-79% برخوردار می باشند. به منظور بررسی قابلیت نفوذ پذیری غشاهای حاصل، از روش نفوذ پذیری هوا استفاده گردید. مشاهده گردید که با افزایش محتوای نانوذرات، بدلیل افزایش میانگین قطری نانوالیاف، نفوذ پذیری غشاهای حاصل افزایش یافت. پایدار حرارتی و ساختار بلورینگی غشاهای حاصل توسط روش tga و پراش پرتوایکس مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس مطالعات پراش پرتو ایکس، با افزودن نانوذرات tio2، محدوده مناطق آمورف افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از تجزیه گرماوزنی نشان داد که پایداری حرارتی غشاها با افزایش محتوای نانوذرات بهبود یافت. الکترولیت های پلیمری نانو کامپوزیت pva/tio2 با آغشته سازی غشاهای نانوالیاف در محلول 1 مولار لیتیم پرکلرات تهیه شده در حلال های ec/dmc به مدت 24 ساعت تهیه گردید . نتایج درصد جذب محلول الکترولیت و پایداری ابعادی نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانوذرات، میزان جذب الکترولیت و پایداری ابعادی الکترولیت های پلیمری حاصل افزایش یافت. هدایت یونی الکترولیت های پلیمری نانو کامپوزیت الکترو ریسی شده در دمای ?25 با استفاده از روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی اندازه گیری گردید. حضور نانوذرات tio2 موجب بهبود هدایت یونی از 5-10× 7/0 تا s/cm 5-10× 5/2 گردید. رفتار الکتروشیمایی الکترولیت پلیمری حاوی 20% وزنی نانوالیاف، توسط تست های ولتامتری چرخه ای یک سل لیتیم/ الکترولیت پلیمری tio2/pva حاوی 20% وزنی نانوذرات tio2/ لیتیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی نشان داد که بعد از چرخه اولیه، جریان به طور آهسته با افزایش تعداد چرخه ها کاهش یافت. همچنین برگشت پذیری الکترولیت پلیمری مذکور نشان داد که این الکترولیت در مجاورت فلز لیتیم، از لحاظ شیمیایی پایدار می باشد. پایداری الکتروشیمیایی الکترولیت پلیمری نانوکامپوزیت pva/tio2 حاوی 20% وزنی نانوذرات، توسط روش cvبا استفاده از سل متشکل از الکترود آند لیتیم و الکترود کاتد منگنز لیتیم اکساید مورد بررسی قرار گرفت. چنانچه نتایج ولتامتری چرخه ای نشان داد، الکترولیت پلیمری فوق در ولتاژ 3 ولت دارای یک پیک اکسایش می باشد. همچنین الکترولیت پلیمری حاوی 20% وزنی نانوذرات، قادر به عبور جریان های بالاتری در مقایسه با الکترولیت های نانوالیف پلی وینیلیدن فلوراید بود. پایداری الکتروشیمیایی الکترولیت های پلیمری نانوکامپوزیت pva/tio2 حاوی مقادیر متفاوت نانوذرات، با انجام تست های ولتامتری چرخه ای سل گرافیت/ الکترولیت پلیمری/ اکسید منگنز لیتم در محدوده ولتاژ 7/4-00/2 ولت در دمای ?25، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الکترولیت های پلیمری تهیه شده به روش الکتروشیمیایی از پایداری الکتروشیمیایی تا 7/4 ولت و برگشت پذیری خوبی برخوردار هستند. ضریب پخش یون لیتیم درون الکترولیت های پلیمری نانوکامپوزیت pva/tio2 توسط روش شبکه عصبی مورد بررسی قرار گرفت و تخمین زده شد. در الکترولیت های پلیمری نانوکامپوزیت، ضریب پخش یونی با افزایش محتوی نانوذرات، بهبود یافت. با توجه به نتایج بدست آمده، در رابطه با هدایت یونی، پایداری شیمیایی، ثبات ابعادی و حرارتی غشاهای نانوالیاف pva/tio2، این غشاها از پتانسیل لازم به منظور کاربرد به عنوان الکترولیت پلیکری در باتری های یون لیتیم برخوردار می باشند.