ارزیابی قابلیت افزایش عمر باتری‌های روی‌ـ نقره به‌وسیلۀ بهینه‌سازی فشار پرس به‌کاررفته در تولید الکترودهای نقره

نویسندگان

1 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

2 گروه مواد و متالورژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش، اثر پارامتر فشار پرس به‌کاررفته در تولید الکترودهای نقره بر عمر باتری‌های روی‌ـ اکسید نقره موردبررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا چهار الکترود نقره (صفحۀ مثبت) با ترکیب 95‌درصد وزنی اکسید نقره، 9/4‌درصد وزنی پودر کربن و 1/0‌درصد وزنی رزین به روش متالورژی پودر و با فشار پرس 40، 60، 80 و 100 بار تهیه شد. سپس هر چهار الکترود اکسید نقره در زمان 13 دقیقه و دمای °C500 تحت عملیات سینترینگ قرار گرفتند. برای بررسی تأثیر فشار پرس به‌کاررفته در تولید الکترودهای نقره بر عمر باتری‌های روی‌ـ نقره از آزمایش تخلیۀ الکتریکی در الکترولیز 4/1‌درصد وزنی هیدروکسیدپتاسیم (KOH) استفاده شد. برای بررسی ریزساختار الکترودها و آنالیز نقطه‌ای آن‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) استفاده شد. نتایج آزمایش‌های تخلیۀ الکتریکی نشان داد که فشار پرس 60 بار، بهینه‌ترین فشار پرس برای افزایش عمر باتری‌های روی‌ـ نقره است. براساس مشاهدات تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، با افزایش فشار پرس، میزان و اندازۀ تخلخل‌های ظاهری در الکترود نقره کاهش می‌یابد. همچنین نتایج آنالیز EDX دلالت بر افزایش اکسیژن الکترودهای نقره با افزایش فشار پرس داشت.

کلیدواژه‌ها


[1] Habekost, A., "Experimental Investigations of Alkaline Silver-zinc and Copper-zinc Batteries", World Journal of Chemical Education, World Journal of Chemical Education, Vol. 4, No. 1, pp 4-12, 2016. [2] Marino, M., Misuri, L., Carati, A. and Brogioli, D., "Proof-of-Concept of a Zinc-Silver Battery for the Extraction of Energy from a Concentration Difference", Energies 2014, Vol. 7, pp. 3664-3683, 2014. [3] Ubelhor, R., Ellison, D., Pierce, C., "Enhanced Thermal Property Measurement of a Silver Zinc Battery Cell using Isothermal Calorimetry", Thermochimica Acta, Vol. 606, pp. 77-83, 2015. [4] Salkind, A. J., Karpinski, A. P., Serenyi, J. R., "Secondary batteries – zinc systems, Zinc-Silver", Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering, Vol. 14, pp. 513-523, 2009. [5] Senthilkumar, M., Satyavani, T. V. S. L., Srinivas Kumar, A., "Effect of Temperature and Charge Stand on Electrochemical Performance of Silver Oxide–Zinc Cell", Journal of Energy Storage, Volume 6, pp. 50-58, 2016. [6] Venkatraman, M., Van Zee, J. W., "A Model for the Silver-Zinc Battery During High Rates of Discharge", Journal of Power Sources, Vol. 166, No. 2, pp. 537-548, 2007. [7] ترابی، ف.، طباطبایی، ش.، روزبه عراقی، ا.، طباطبایی، س. م.، «تأثیر جنس سپراتور در عملکرد باتری‌های روی‌ـ اکسید نقره مورد استفاده در اژدرها»، دهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، 1389. [8] Kwak, W. J., Jung, H. G., Lee, S. H., Park, J. B., "Aurbach D., Suna Y.K., "Silver Nanowires as Catalytic Cathodes for Stabilizing Lithium-Oxygen Batteries", J. Power Sources, Vol. 311, pp. 49-56, 2016. [9] Braam, K. T., Volkman, S. K., Subramanian, V., "Characterization and Optimization of a Printed, Primary Silver–Zinc Battery", Journal of Power Sources, Vol. 199, No. 1, pp. 367-372, 2012. [10] Yan, Ch., Wang, X., Cui, M., Wang, J., Kang, W., Foo, C. Y., Lee, P. S., "Stretchable Silver-Zinc Batteries Based on Embedded Nanowire Elastic Conductors", Advanced Energy Materials, Vol. 4, No. 5, pp. 54-62 , 2014. [11] Smith, D. F., Brown, C., "Aging in Chemically Prepared Divalent Silver Oxide Electrodes for Silver/Zinc Reserve Batteries", Journal of Power Sources, Vol. 96, No. 1, pp. 121-127, 2001. [12] ASTM B962-14, "Standard Test Methods for Density of Compacted or Sintered Powder Metallurgy (PM) Products Using Archimedes’ Principle", ASTM International, West Conshohocken, PA, pp. 1-7, 2014. [13] Haghi, A. K., Oluwafemim O. S., Josem J. P., Mariam H. J., "Composites and Nanocomposites", Advances in Materials Science, Vol. 4, pp. 119-147, 2013. [14] Keller, K. A., Jefferson, G., Kerans, R. J., "Handbook of Ceramic Composites", Kluwer Academic Publishers, Vol. 4, pp. 377-421, 2005. [15] Karpinski, A. P., Russell, S. J., Serenyi, J. R., Murphy, J. P., "Silver Based Batteries for High Power Applications", Vol. 91, No. 1, pp. 77-82, 2000. [16] Suresh, P., Nagaraju, D. H., Shukla, A. K., Munichandraiah, N., "Analysis of Ac Impedance of AgO-Zn Cells: Effects of State-of-Charge, Temperature and Cycle-Life", Electrochimica Acta, Vol. 50, No. 16–17, pp. 3262-3272, 2005. [17] Roberge, P. A., "Handbook of Corrosion Engineering", 2th Edition, pp. 751 - 643, 2012. [18] کاظمی، فرهاد، ممبینی، سارا، معظمی، هادی، «بررسی تأثیر فشار پرس بر میزان تخلخل و مقاومت پلاریزاسیون سرامیک‌های زیرکونیوم‌ـ کربن مورد استفاده در پیل‌های سوختی»، شانزدهمین کنگره ملی خوردگی، تهران، آذر 1394.