Materjali tal-anodi tal-batterija tal-litju u l-futur
Il-batterija tal-jone tal-litju hija batterija sekondarja rikarikabbli, li hija magħmula prinċipalment minn ħames partijiet ewlenin: elettrodu pożittiv, elettrodu negattiv, elettrolit, separatur u kollettur tal-kurrent.
Il-funzjoni ewlenija tal-materjali tal-elettrodi pożittivi u negattivi hija li tagħmel il-joni tal-litju estratt/imdaħħal b'mod aktar liberu, sabiex tirrealizza l-funzjoni tal-iċċarġjar u l-ħatt.
Matul il-proċess tal-iċċarġjar, il-jonji tal-litju jiġu estratti mill-materjal tal-elettrodu pożittiv u jiddaħħlu fil-materjal tal-elettrodu negattiv korrispondenti permezz tal-elettrolit. Fl-istess ħin, l-elettroni joħorġu mill-elettrodu pożittiv permezz taċ-ċirkwit estern u fluss lejn l-elettrodu negattiv;
Meta batterija tal-litju tiġi skarikata, il-joni tal-litju jiġu estratti mill-elettrodu negattiv u jerġgħu jiġu inkorporati fil-materjal tal-elettrodu pożittiv permezz tal-elettrolit. Fl-istess ħin, l-elettroni jiċċirkolaw mill-elettrodu negattiv għall-elettrodu pożittiv permezz taċ-ċirkwit estern.
X'inhu l-materjal anodu tal-batterija tal-litju?
Il-materjal tal-elettrodu negattiv huwa t-trasportatur tal-jonji tal-litju u l-elettroni fil-proċess tal-iċċarġjar tal-batterija, u għandu r-rwol ta 'ħażna u rilaxx tal-enerġija. Huwa wieħed mill-fatturi ewlenin li jiddeterminaw il-prestazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju u jżomm il-ħajja tas-sigurtà tal-batterija tal-enerġija.
Il-materjal tal-elettrodu negattiv ideali għandu jkollu mill-inqas is-7 kundizzjonijiet li ġejjin
1. Il-potenzjal kimiku huwa baxx, li jifforma differenza potenzjali kbira mal-materjal tal-elettrodu pożittiv, u b'hekk tinkiseb batterija ta 'qawwa għolja;
2. Għandu jkollu kapaċità ta 'ċiklu speċifiku ogħla;
3. Li+ għandu jiddaħħal u jiġi estratt faċilment fil-materjal tal-elettrodu negattiv, u għandu effiċjenza għolja ta 'coulombic, sabiex ikun jista' jkun hemm vultaġġ ta 'ċarġ u skariku relattivament stabbli matul il-proċess ta' estrazzjoni Li+;
4. Konduttività elettronika tajba u konduttività tal-jone;
5. Għandu stabbiltà tajba u ċertu grad ta 'kompatibilità ma' elettroliti;
7. Is-sors tal-materjali għandu jkun għani fir-riżorsi, baxx fil-prezz, sempliċi fil-proċess tal-manifattura; sikur, aħdar u ħieles mit-tniġġis.
Materjali ta 'anodi li jissodisfaw il-kundizzjonijiet ta' hawn fuq bażikament ma jeżistux fil-preżent, għalhekk ir-riċerka dwar materjali ta 'anodi ġodda b'densità għolja ta' enerġija, prestazzjoni tajba ta 'sikurezza, prezz baxx, u materjali faċilment disponibbli saret kompitu urġenti, li huwa wkoll suġġett jaħraq f' il-qasam tar-riċerka tal-batterija tal-litju f'dan l-istadju.
Esplorazzjoni u futur ta 'materjali ta' anodi għal batteriji tal-litju
Materjal kompost Graphene/Zirconium Hydrogen Phosphate (ZrP) jintuża bħala l-materjal ta 'elettrodu negattiv tal-batterija tal-litju, li jista' jegħleb il-konduttività tal-materjali tal-batterija.
Il-problemi ta 'proprjetajiet elettriċi foqra u effetti serji ta' espansjoni tal-volum għandhom il-karatteristiċi ta 'stabbiltà qawwija taċ-ċiklu u konduttività elettrika qawwija.
1. Mekkaniżmu tal-ħażna tal-litju tal-komposti tal-graffen/ZrP
1. Imġieba tal-ħażna tal-litju ta 'materjali tal-graffen
Il-grafene għandu kanali ta 'trażmissjoni ta' elettroni u joni aħjar, li huwa ta 'benefiċċju biex titħaffef ir-rata ta' ċarġ u skariku. Meta l-graffen jintuża bħala materjal ta 'elettrodu negattiv, il-formula tar-reazzjoni kimika hija kif ġej:
Għalkemm il-grafen għandu rata ta' diffużjoni għolja ta' Li+ u għandu kapaċità għolja matul l-ewwel proċess ta' ċarġ u skariku meta jintuża bħala materjal ta' elettrodu negattiv għal batteriji tal-litju, il-kapaċità tal-grafen se titmermer malajr wara diversi ċikli kompluti ta' ċarġ u skariku u ma jistax jintuża waħdu. Materjal tal-anodu tal-batterija tal-litju, dan huwa minħabba li l-materjal tal-grafen se jirreaġixxi mal-elettrolit tal-batterija tal-litju matul l-ewwel ħlas u skariku, u l-wiċċ ta 'kuntatt mal-elettrolit se jsir akbar matul iċ-ċiklu elettriku, li jwassal għall-akkumulazzjoni ta' saffi, li jirriżulta fl-irreversibbiltà u l-instabilità. Passivazzjoni tal-film SEI, filwaqt li l-graphene ippreparat huwa faċli biex jagglomera u jakkumula minħabba l-istruttura lamellari, li tagħmel l-effiċjenza coulombic tagħha baxxa.
2. Effett sinerġistiku ta 'materjali komposti graphene/ZrP
Il-kompost taż-żirkonju idroġenu fosfat u graphene mhux biss jista 'jtejjeb il-konduttività tal-batterija u jtejjeb l-effett ta' espansjoni tal-volum tiegħu, iżda għandu wkoll kapaċità tajba ta 'ħażna tal-litju u jista' jżid il-kapaċità speċifika tal-materjal kompost. Meta mqabbel ma 'materjali oħra tal-karbonju, graphene għandu l-vantaġġi ta' erja tal-wiċċ speċifika kbira, saħħa mekkanika għolja, u konduttività elettrika tajba. Ir-riċerka fuq SnO 2, FeSb 2 u materjali oħra wriet li l-introduzzjoni tal-grafene tista 'ttejjeb b'mod effettiv il-prestazzjoni elettrokimika tagħha.
2. Prinċipju ta 'ħidma ta' graphene/ZrP kompost
Il-materjal kompost tal-grafin/idroġenu taż-żirkonju huwa ppreparat b'metodu solvotermali, li jista 'jagħmel il-grafen iġġenerat jaderixxi mal-wiċċ tal-fosfat tal-idroġenu taż-żirkonju in situ biex jikseb fosfat tal-idroġenu taż-żirkonju u materjal kompost tal-grafin. Wara l-kalċinazzjoni, il-grafin jista 'jkun fil-fosfat ta' l-idroġenu taż-żirkonju Il-postijiet battala ta 'l-ossiġnu huma ffurmati fil-kannizzata tal-kristall, u b'hekk iżidu n-numru ta' trasportaturi u difetti tal-kannizzata, u jtejbu l-konduttività. Il-preżenza tal-grafene tippermetti l-formazzjoni ta 'netwerk konduttiv bejn in-nanopartiċelli tal-fosfat tal-idroġenu taż-żirkonju, li huwa ta' benefiċċju biex tittejjeb il-konduttività ġenerali tal-materjal. Fl-istess ħin, il-grafin jintuża bħala film flessibbli biex jiksi l-wiċċ tal-fosfat tal-idroġenu taż-żirkonju, li jista 'jibferixxi l-effett tal-espansjoni tal-volum matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt.
It-tielet, il-prospetti potenzjali tal-materjali komposti tal-graffen/ZrP
1. Il-metodu ta 'preparazzjoni għandu l-karatteristiċi ta' tħaddim sempliċi u faċli, riproduċibbiltà qawwija, prezz baxx u l-ebda tniġġis għall-ambjent;
2. Il-materjal kompost taż-żirkonju idroġenu fosfat u graphene ippreparat b'dan il-metodu jintuża bħala l-materjal ta 'elettrodu negattiv tal-batterija tal-litju, li jista' jegħleb il-problemi ta 'konduttività fqira tal-batterija u effett serju ta' espansjoni tal-volum, u għandu l-karatteristiċi ta 'stabbiltà qawwija taċ-ċiklu u konduttività qawwija;
3. Minħabba li l-grafene għandu konduttività għolja u erja tal-wiċċ speċifika kbira, jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-konduttività tal-materjali komposti tal-batterija, u fl-istess ħin, il-kisi tal-grafen jista' jtejjeb b'mod effettiv l-effett tal-espansjoni tal-volum tal-materjali komposti tal-batterija u jtejjeb il-prestazzjoni elettrokimika ta 'materjali komposti tal-batteriji.
