فناوری نانو – نانوساخت مشخصههای كنترلی كليدی- قسمت 4-2: ذخيرهسازی نانوپديد انرژی الكتريكی– مشخصهيابی فيزيكی نانومواد كاتدی – اندازهگيری چگالی
Nanomanufacturing–Key control characteristics Part 4-2: Nano-enabled electrical energy storage-physical characterization of cathode nanomaterials, density measurement
شماره:
19758-4-2
سال انتشار:
1397
در مقایسه با مواد تودهای معمولی نانومواد اغلب خواص مکانیکی حرارتی مغناطیسی نوری و الکتروشیمیایی منحصر به فردی نشان میدهند کاهش اندازه ذره مواد کاندی برای مثال فسفات آهن لیتیم (LFP) تا ابعاد نانو رفتار الکتروشیمیایی آن را به شدت تقویت میکند. برای مثال اندازه ذره کوچکتر طول نفوذ یون لیتیم در فرایند اینتر کالیشن داینتر کالیشن را کاهش میدهد سطح ویژه بیشتر سطح تماس الکترود الکترلیت را افزایش داده و در نتیجه جریانهای با شدت بالای ذخیره تخلیه را بهبود میبخشد. به علاوه سطح ذرات ممکن است همراه یک زیر شکاف باشد که میتواند موجب هموار کردن منحنی ذخیره کردن انرژی شود و در نتیجه به افزایش عمر الکترود کمک کند.
چگالی یکی از مشخصههای مهم کنترلی الکترودهای نانومواد است و روی عملکرد افزارههای ذخیرهساز انرژی الکترونیکی تأثیر قابل ملاحظهای دارد در یک چگالی مناسب عملکرد الکتروشیمیایی، مانند ذخیره تخلیه در دمای پایین و دمای بالا و نسبت توان ذخیره تخلیه را به طور چشمگیری افزایش میدهد.
از بین انواع چگالی تغییر چگالی فشرده شده نانومواد کاتدی به یک مقدار مناسب میتواند ظرفیت ذخیرهسازی آنها را افزایش داده مقاومت داخلی را کاهش داده اثر قطبش را کم کرده دوره عمر افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی را افزایش داده و قابلیت کاربرد افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی را بهبود بخشد. به دست آوردن بهینه چگالی فشرده شده برای طراحی افزارههای ذخیره ساز اهمیت دارد اگر چگالی فشرده شده به اندازهای بزرگ یا کوچک باشد اینتر کالیشن و داینتر کالیشن یونها تحت تأثیر قرار میگیرد. به طور کلی چگالی فشرده شده با ظرفیت ویژه افزارهها ارتباط مستقیم دارد و به عنوان یکی از عوامل مهم برای چگالی انرژی مواد مورد توجه است.
به همین ترتیب چگالی، ورقهای مشخصههای عملکرد الکتروشیمیایی نانو مواد کاتدی را تحت تأثیر قرار میدهد. چگالی ورقهای نسبت جرم ترکیب دوغابی لایهگذاری شده به حجم آن را بیان میکند. چگالی لایهای یک کمیت مهم نه تنها برای ارزیابی چگالی انرژی ، حجمی بلکه برای انتخاب یک نانوماده کاتدی برای خودروهای الکتریکی هیبریدی به اختصار با HEVs مشخص میشوند و خودروهای الکتریکی به اختصار با EVs مشخص میشوند میباشد.
هر دو این خواص در ارزیابی چگالی افزارههای ذخیره ساز الکتریکی نانوپدید باید مورد توجه باشند. مقایسه این نتایج برای تشخیص نانوپدیدی مواد کاتدی که وابسته به عملکرد و ایمنی آنها است استفاده میشود. بنابراین یک روش اندازه گیری استاندارد شده چگالی برای نانومواد کاتدی جهت کاربران برای مقایسه نانومواد تولید شده توسط منابع مختلف، اجتناب ناپذیر است.
این روش استاندارد برای استفاده در مقایسه مشخصههای نانومواد کاتدی در مرحله مطالعاتی و نه برای ارزیابی الکترود در محصول نهایی در نظر گرفته شده است این روش فقط برای موادی قابل استفاده است که کارکرد یا عملکرد آنها فقط در فناوری نانو امکان داشته باشد و آگاهانه به مواد فعال برای تغییر قابل اندازه گیری و قابل ملاحظه مشخصههای افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی افزوده شدهاند.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این قسمت از مجموعه استانداردهای ملی که یک استاندارد تعیین خصوصیات فنی است، ارائه یک روش برای تعیین چگالی نانو مواد کاتدی پودری است که برای افزارههای ذخیرهساز انرژی الکتریکی استفاده میشود این روش به کاربران مشخصههای کنترلی کمک میکند که تصمیم بگیرند یک نانوماده کاتدی برای کاربرد مورد نظر آنها قابل استفاده و مفید است یا نیست این استاندارد شامل موارد زیر است:
– تعریف اصطلاحات به کار رفته در این استاندارده
– توصیه هایی برای آمادهسازی نمونه ها؛
– خلاصه ای از روشهای تجربی اندازهگیری نانو مواد کاتدی
– روشهای تفسیر نتایج و نتیجه گیری از تجزیه و تحلیل دادهها؛
– مطالعات موردی
– منابع
شماره استاندارد ملی ایران:
19758-4-2
سال انتشار:
1397
فناوری نانو – نانوساخت مشخصههای كنترلی كليدی- قسمت 4-2: ذخيرهسازی نانوپديد انرژی الكتريكی– مشخصهيابی فيزيكی نانومواد كاتدی – اندازهگيری چگالی
Nanomanufacturing–Key control characteristics Part 4-2: Nano-enabled electrical energy storage-physical characterization of cathode nanomaterials, density measurement
در مقایسه با مواد تودهای معمولی نانومواد اغلب خواص مکانیکی حرارتی مغناطیسی نوری و الکتروشیمیایی منحصر به فردی نشان میدهند کاهش اندازه ذره مواد کاندی برای مثال فسفات آهن لیتیم (LFP) تا ابعاد نانو رفتار الکتروشیمیایی آن را به شدت تقویت میکند. برای مثال اندازه ذره کوچکتر طول نفوذ یون لیتیم در فرایند اینتر کالیشن داینتر کالیشن را کاهش میدهد سطح ویژه بیشتر سطح تماس الکترود الکترلیت را افزایش داده و در نتیجه جریانهای با شدت بالای ذخیره تخلیه را بهبود میبخشد. به علاوه سطح ذرات ممکن است همراه یک زیر شکاف باشد که میتواند موجب هموار کردن منحنی ذخیره کردن انرژی شود و در نتیجه به افزایش عمر الکترود کمک کند.
چگالی یکی از مشخصههای مهم کنترلی الکترودهای نانومواد است و روی عملکرد افزارههای ذخیرهساز انرژی الکترونیکی تأثیر قابل ملاحظهای دارد در یک چگالی مناسب عملکرد الکتروشیمیایی، مانند ذخیره تخلیه در دمای پایین و دمای بالا و نسبت توان ذخیره تخلیه را به طور چشمگیری افزایش میدهد.
از بین انواع چگالی تغییر چگالی فشرده شده نانومواد کاتدی به یک مقدار مناسب میتواند ظرفیت ذخیرهسازی آنها را افزایش داده مقاومت داخلی را کاهش داده اثر قطبش را کم کرده دوره عمر افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی را افزایش داده و قابلیت کاربرد افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی را بهبود بخشد. به دست آوردن بهینه چگالی فشرده شده برای طراحی افزارههای ذخیره ساز اهمیت دارد اگر چگالی فشرده شده به اندازهای بزرگ یا کوچک باشد اینتر کالیشن و داینتر کالیشن یونها تحت تأثیر قرار میگیرد. به طور کلی چگالی فشرده شده با ظرفیت ویژه افزارهها ارتباط مستقیم دارد و به عنوان یکی از عوامل مهم برای چگالی انرژی مواد مورد توجه است.
به همین ترتیب چگالی، ورقهای مشخصههای عملکرد الکتروشیمیایی نانو مواد کاتدی را تحت تأثیر قرار میدهد. چگالی ورقهای نسبت جرم ترکیب دوغابی لایهگذاری شده به حجم آن را بیان میکند. چگالی لایهای یک کمیت مهم نه تنها برای ارزیابی چگالی انرژی ، حجمی بلکه برای انتخاب یک نانوماده کاتدی برای خودروهای الکتریکی هیبریدی به اختصار با HEVs مشخص میشوند و خودروهای الکتریکی به اختصار با EVs مشخص میشوند میباشد.
هر دو این خواص در ارزیابی چگالی افزارههای ذخیره ساز الکتریکی نانوپدید باید مورد توجه باشند. مقایسه این نتایج برای تشخیص نانوپدیدی مواد کاتدی که وابسته به عملکرد و ایمنی آنها است استفاده میشود. بنابراین یک روش اندازه گیری استاندارد شده چگالی برای نانومواد کاتدی جهت کاربران برای مقایسه نانومواد تولید شده توسط منابع مختلف، اجتناب ناپذیر است.
این روش استاندارد برای استفاده در مقایسه مشخصههای نانومواد کاتدی در مرحله مطالعاتی و نه برای ارزیابی الکترود در محصول نهایی در نظر گرفته شده است این روش فقط برای موادی قابل استفاده است که کارکرد یا عملکرد آنها فقط در فناوری نانو امکان داشته باشد و آگاهانه به مواد فعال برای تغییر قابل اندازه گیری و قابل ملاحظه مشخصههای افزارههای ذخیره ساز انرژی الکتریکی افزوده شدهاند.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این قسمت از مجموعه استانداردهای ملی که یک استاندارد تعیین خصوصیات فنی است، ارائه یک روش برای تعیین چگالی نانو مواد کاتدی پودری است که برای افزارههای ذخیرهساز انرژی الکتریکی استفاده میشود این روش به کاربران مشخصههای کنترلی کمک میکند که تصمیم بگیرند یک نانوماده کاتدی برای کاربرد مورد نظر آنها قابل استفاده و مفید است یا نیست این استاندارد شامل موارد زیر است:
– تعریف اصطلاحات به کار رفته در این استاندارده
– توصیه هایی برای آمادهسازی نمونه ها؛
– خلاصه ای از روشهای تجربی اندازهگیری نانو مواد کاتدی
– روشهای تفسیر نتایج و نتیجه گیری از تجزیه و تحلیل دادهها؛
– مطالعات موردی
– منابع