مروری بر عملکرد باتری ها، استفاده و روش های سنتز سولفیدهای فلزی در آند باتری های لیتیومی

باتری ابزاری برای ذخیره و توزیع انرژی است. با توجه به اهمیت ذخیره ی انرژی های تجدیدپذیر و توسعه ی روز افزون وسایل الکترونیکی، مطالعه در حوزه ی باتری ها و تلاش برای بهبود عملکرد آن ها امری ضروری تلقی می شود؛ چرا که باتری ها یک عضو مهم در جهت تحقق اهداف توسعه ی پایدار و انرژی های نو هستند. باتری های قابل شارژ یا باتری های ثانویه مانند باتری لیتیومی، بر اساس تبدیل چرخه ای و تکراری انرژی شیمیایی و الکتریکی به یکدیگر کار می کنند. عملکرد باتری ها به طور گسترده به عملکرد مواد الکترود بستگی دارد. آند به عنوان یکی از اجزاء باتری نقش مهمی در عملکرد باتری دارد. در این پژوهش ابتدا مفاهیم پایه ای و علمی در رابطه با عملکرد باتری ها و مکانیزم های شارژ و تخلیه باتری ها مطرح می شود، مشکلات پرتکرار باتری ها مانند دندریت های لیتیوم، کاهش عمرچرخه ای، فرار حرارتی، پیرشدن باتری و انبساط باتری بیان شده و پس از معرفی مواد آندی، به کار بردن سولفیدهای فلزی به عنوان آند بررسی شده است. برخی سولفیدهای فلزی به دلیل ساختار لایه ای که منجر به خواص الکتروشیمیایی مطلوب می شود، گزینه مناسبی برای استفاده به عنوان آند هستند. علاوه بر این، وجود منابع اولیه فراوان و قیمت پایین سولفیدهای فلزی، از مزایای دیگر این مواد می باشد. این آندها در مقایسه با آندهای گرافیتی مقاومت بیشتری در برابر رشد دندریتی لیتیوم دارند. همچنین هدایت الکتریکی سولفیدهای فلزی نسبت به اکسیدهای فلزی بیشتر است. به دلیل الکترونگاتیوی بیشتر اکسیژن نسبت به گوگرد، معمولا پیوند بین فلز و گوگرد نسبت به پیوند فلز و اکسیژن ضعیف تر است که این ویژگی باعث می شود سینتیک واکنش های الکتروشیمیایی شارژ و تخلیه در آندهای سولفیدی سریع تر باشد. الکترودهای سولفیدی می توانند در باتری هایی که در دمای بالای ۴۰۰ درجه سانتی گراد کار می کنند، استفاده شوند. سولفیدهای فلزی قابیلت سنتز با روش های گوناگونی مانند روش های لایه نشانی حالت بخار، روش های سنتز فاز مایع و واکنش های حالت جامد را دارد.