Modeling the impact of ionic liquid electrolytes on the lithium-sulfur batteryperformance

Lityum-kükürt (Li-S) bataryası, maliyet verimliliği, yüksek teorik kapasitesi ve enerji yoğunluğu sayesinde yenilenebilir enerji kaynağı olarak gelecek vaat eden bir teknoloji olarak görülmektedir. Ancak, kompleks elektrokimyasal mekanizmaların tam olarak anlaşılmaması, bu bataryanın gelişimi ve ticari olarak uygulanabilirliği için büyük bir engel oluşturmaktadır. Li-S batarya hücrelerinin tasarım parametreleri, batarya performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Bu tezde, hücre tasarım parametrelerinin etkisini vurgulamak için sıfır boyutlu bir elektrokimyasal model oluşturulmuştur. Aktif reaksiyon alanı, başlangıç voltajı, mekik ve çökelme sabitleri, standart potansiyeller, değişim akım yoğunlukları, C oranı ve elektrolit-kükürt (E/S) oranının etkisi incelenmiştir. Fortran programlama dili kullanılarak deşarj ve şarj profillerini göstermek için simülasyonlar yapılmıştır. Model, elektrolit-kükürt oranının deşarj performansına etkisini tahmin etmede başarısız olmuştur. E/S oranı hücredeki elektrolit hacmini değiştirerek ayarlanmıştır. E/S oranının artmasıyla deşarj kapasitesinde bir artış beklenmektedir. Ancak simulasyonlarda gözlemlenmemiştir. Ayrıca, elektrolit tasarım parametreleri ile ilgili bir duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Model, kütle transferini içermediği için C oranının etkisini yansıtma konusunda başarısız olmuştur. Değişim akım yoğunluklarındaki artış, tüm redoks reaksiyon aşamaları için hücre voltajında ve kapasitede neredeyse hiçbir değişikliğe yol açmamıştır. Benzer şekilde modelde aktif reaksiyon alanı ve başlangıç voltajdaki değişiklikler deşarj ve şarj profillerinde değişiklik yaratmamıştır. Bununla birlikte, mekik sabitinin hücre performansı üzerindeki etkisi doğru bir şekilde yakalanmıştır; artan mekik sabiti ile kapasite önemli ölçüde azalmaktadır. Sonuç olarak, sıfır boyutlu model, duyarlılık analizi yoluyla elektrolit tasarım parametrelerinin etkisini araştırmak için kullanılmıştır. Belirli parametrelerin etkisini tahmin etmede başarılıdır. Önerilen modelde elektrolit miktarının batarya performansı üzerindeki etkisi gözlemlenmemiştir.