محققان با شبیه‌سازی به بررسی عملکرد تک لایه‌های دی‌سولفید وانادیم در باتری‌های یون لیتیم پرداختند. نتایج نشان داد که استفاده از این ماده نسبت به تک لایه‌های دی‌سولفید مولیبدن برتری‌هایی دارد.
امکان ساخت آند کارا از تک‌لایه دی‌سولفید وانادیم در باتری‌های یون لیتیم
در حال حاضر
محققان در تلاش‌اند تا از گرافن در ساخت ادوات ذخیره انرژی استفاده کنند اما در
این میان برخی نیز به سراغ استفاده از دی‌سولفید‌های فلزات انتقالی دو بعدی (TMDs) رفته‌اند. تاکنون بیشتر تحقیقات انجام شده مربوط به
ترکیباتی نظیر MoS2، WS2
و SnS2 بوده است. تمام این TMDsهای دو بعدی نیمه‌هادی
بوده و هدایت الکتریکی اندکی دارند بنابراین دامنه کاربرد آنها محدود به عملکرد
الکتروشیمیایی‌شان است. برای این که این مواد در باتری‌های یون لیتیم استفاده شود
باید به آنها مقداری افزودنی نظیر گرافن اضافه کرد.
در میان این
ترکیبات، نانوورق‌های دی‌سولفید وانادیم چند لایه‌ای بیشتر مورد توجه محققان بوده
است. پژوهشگران به دنبال استفاده از این ماده به‌عنوان آند در ادوات ذخیره انرژی
هستند. دی‌اکسید وانادیم ماده‌ای است که به‌عنوان عایق در دماهای پایین استفاده می‌شود
اما در دمای بالا (از ۶۷ درجه سانتیگراد بالاتر) دی‌اکسید وانادیم رفتار فلزی
دارد. برای این که بتوان یک الکترود خوب ساخت باید قدرت نفوذ یون لیتیم در آن بالا
بوده، ظرفیت تئوری آن بالا باشد و همچنین هدایت الکتریکی خوبی داشته باشد. تجمیع
تمام این ویژگی‌ها در یک ماده کاری بسیار دشوار است. دی‌سولفید وانادیم ماده‌ای
است که می‌تواند این ویژگی‌ها را داشته باشد.
در مقاله‌ای
که اخیرا با عنوان “Metallic VS2 Monolayer: A Promising 2D Anode Material for Lithium Ion
Batteries“ در نشریه The Journal of Physical Chemistry C
به چاپ رسیده، محققان با انجام شبیه‌سازی کامپیوتری مقدار نفوذ و
جذب لیتیم در تک لایه‌های دی‌سولفید وانادیم را بررسی کرده و آن را با دی‌سولفید
مولیبدن و گرافیت مقایسه کردند.
ژونگفانگ چن
از دانشگاه پورتوریکو می‌گوید: دی‌سولفید وانادیم به‌صورت ذاتی خاصیت فلزی داشته و
از ظرفیت تئوری ۴۶۶ mAh/g برخوردار است قدرت نفوذ آن
برابر یا اندکی کمتر از گرافیت و دی‌سولفید مولیبدن است. نتایج یافته‌های ما نشان
می‌دهد که تک‌لایه‌های دی‌سولفید وانادیم می‌تواند به‌عنوان آند در باتری‌های یون‌لیتیم
با دانسیته بالا مورد استفاده قرار گیرد. دی‌سولفید وانادیم می‌تواند موجب بهبود
کارایی باتری‌های یون لیتیم شود.
هر چند برخی خواص دی‌سولفید
وانادیم مشابه تک لایه‌های دی‌سولفید مولیبدن است اما خواص فلزی آن موجب شده تا
برتری‌هایی نسبت به این ماده داشته باشد.
