Sommarju ta 'l-aħħar progress tar-riċerka f'materjali ta' l-anodu tal-batterija tal-litju bbażati fuq il-grafita!

Il-materjali tal-grafita huma kkunsidrati bħala materjal anodu ideali għall-batteriji tal-litju minħabba l-istabbiltà għolja tagħhom, il-konduttività tajba, u sorsi wiesgħa. Madankollu, il-kapaċità speċifika u r-rendiment tar-rata ta 'anodu tal-grafita naturali ma jistgħux jissodisfaw il-ħtiġijiet ta' materjali ta 'anodu ta' prestazzjoni għolja. Sabiex tissolva din il-problema, ir-riċerkaturi wettqu serje ta 'studji ta' modifika fuqha.

Dan l-artikolu jiddeskrivi l-progress tar-riċerka ta 'materjali ta' anodu tal-grafita għal batteriji tal-jone tal-litju mill-metodi ta 'modifika ta' anodi tal-grafita, u jindika l-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta 'diversi metodi ta' modifika. Huwa maħsub li modifika sinerġistika permezz ta 'metodi multipli hija mod effettiv biex ittejjeb b'mod komprensiv il-materjali tal-anodu tal-grafita. .

I. Introduzzjoni

Il-materjali ta 'l-anodu tal-karbonju li ġew studjati s'issa jinkludu karbonju grafitizzat (graffit tal-laqx naturali, mikrosferi tal-karbonju mesophase grafitizzat, eċċ.) U karbonju mhux grafitizzat (karbonju artab, karbonju iebes, eċċ.). Fost dawn, il-grafita għandha l-vantaġġi ta 'ċarġ baxx u pjattaforma ta' vultaġġ ta 'skarika, stabbiltà għolja taċ-ċiklu u spiża baxxa, u hija kkunsidrata bħala materjal ta' elettrodu negattiv ideali f'applikazzjonijiet kurrenti tal-batterija tal-jone tal-litju. Fil-preżent, ir-riċerka tal-modifika tal-grafita naturali għamlet xi progress u ġiet kummerċjalizzata.

L-elettrodi negattivi tal-grafita ġeneralment jużaw grafita tal-laqx naturali, iżda hemm diversi nuqqasijiet:

1 It-trab tal-grafita tal-laqx għandu erja tal-wiċċ speċifika kbira, li għandha impatt akbar fuq l-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ u skarika tal-elettrodu negattiv;

2 L-istruttura tas-saff tal-grafita tiddetermina li Li + jista 'jkun inkorporat biss mill-wiċċ tat-tarf tal-materjal u jinfirex gradwalment fil-partiċelli. Minħabba l-anisotropija tal-grafita tal-laqx, il-passaġġ ta 'diffużjoni ta' Li + huwa twil u irregolari, u jirriżulta f'kapaċità speċifika baxxa;

3. L-ispazjar żgħir bejn is-saffi tal-grafita jżid ir-reżistenza għad-diffużjoni ta 'Li +, u l-prestazzjoni tar-rata hija fqira. Li + huwa faċli biex tiddepożita fuq il-wiċċ tal-grafita biex tifforma dendriti tal-litju waqt iċċarġjar mgħaġġel, li jikkawża perikli serji għas-sigurtà.

Sabiex issolvi n-nuqqasijiet inerenti ta 'hawn fuq tal-grafita tal-laqx, huwa meħtieġ li timmodifika l-grafita u tottimizza l-prestazzjoni tal-materjal tal-elettrodu negattiv. Il-metodi ta 'modifika attwali jinkludu prinċipalment sferojdizzazzjoni, trattament tal-wiċċ u modifika ta' doping.

2. Sferikalizzazzjoni

Bil-għan tal-problema ta 'kapaċità speċifika baxxa ta' l-elettrodu negattiv tal-batterija tal-jone tal-litju kkawżata mill-anisotropija tal-grafita tal-laqx, il-morfoloġija tal-grafita tal-laqx għandha tiġi modifikata biex tagħmilha kemm jista 'jkun isotropika.

Il-produzzjoni tal-grafita sferika ġiet industrijalizzata. Fil-produzzjoni industrijali, il-magni li jiffurmaw l-impatt tar-riħ jintużaw prinċipalment biex jisferoidizzaw il-grafita tal-laqx. Fost dawn, il-pulverizer vortex tal-fluss tal-arja huwa tagħmir użat komunement. Dan il-metodu għandu inqas impuritajiet matul il-proċess ta 'sferojdizzazzjoni, iżda t-tagħmir tiegħu huwa kbir fid-daqs, u l-ammont ta' grafita huwa kbir, u r-rendiment huwa baxx, li huwa limitat ħafna fil-preparazzjoni tal-laboratorju.

Fis-snin reċenti, xi studjużi użaw mitħna żgħira tal-impatt li ddur għall-preparazzjoni tal-laboratorju. Billi analizzaw il-bidliet fil-porożità matul il-proċess ta 'sferojdizzazzjoni, sabu li ż-żieda fl-enerġija matul il-proċess ta' sferojdizzazzjoni żiedet il-porożità miftuħa tal-partiċelli tal-grafita u naqqset il-porożità magħluqa tagħhom. , Li jaffettwa l-prestazzjoni elettrokimika tiegħu. Minbarra t-tħin niexef imsemmi hawn fuq, xi studjużi jużaw ukoll metodu tat-tħin imxarrab tat-tħin aġitat, billi jużaw l-ilma bħala mezz, u jżidu karbossimetil ċelluloża bħala dispersant biex jipprevjenu l-partikoli tal-grafita milli jgħaqqdu fl-ilma, dan il-metodu tat-tħin jista 'Partiċelli tal-Grafit huma effettivament de-angularizzat; wara li l-prodott jiġi kklassifikat biċ-ċikluni u s-sedimentazzjoni, jinkisbu partiċelli b'distribuzzjoni ta 'daqs dejjaq. Ir-riċerka turi li wara l-isferojdizzazzjoni u l-klassifikazzjoni, il-kapaċità riversibbli tagħha tiżdied b'mod sinifikanti b'madwar 20mAh / g.

Minbarra li jiffurmaw il-partiċelli tal-grafita nfushom, it-trab tal-grafita ultrafina jista 'wkoll jintrabat f'forma sferika permezz ta' legatur. L-isferi tal-grafita ppreparati b'dan il-metodu għandhom isotropija eċċellenti. Fis-snin reċenti, xi studjużi użaw il-glukożju bħala prekursur u legatur tal-karbonju amorfu, u mnixxef bl-isprej biex jeħel b'mod effettiv partiċelli nano-silikon u partiċelli tal-grafita flimkien, u jgħaqqdu partiċelli tal-grafita ultrafina fi sferi regolari, sabiex il-kapaċità speċifika tista 'tilħaq 600mAh / Fuq il-g, it-telf tal-kapaċità tas-silikon waqt l-iċċarġjar u l-ħatt jiġi megħlub sa ċertu punt, u r-rata ta 'żamma tal-kapaċità wara 100 ċiklu hija ≥90%.

Wu et al. uża l-viskożità tal-polyvinyl alcohol biex jgħaqqad u nixxef it-trab tal-grafita ultrafina f'partiċelli sferiċi regolari isotropiċi permezz ta 'tnixxif bl-isprej. Minħabba l-pori ċkejkna bejn il-grafita fina, l-istabbiltà taċ-ċiklu żdiedet. Wara 105 ċikli Il-kapaċità speċifika baqgħet f'367mAh / g, iżda minħabba l-preżenza ta 'mikropori, l-effiċjenza inizjali kienet inqas f'77%; wara li żied il-kisi taċ-ċitrat tal-karbonju, l-effiċjenza inizjali żdiedet għal 80%. Dan il-metodu m'għandux ħtiġijiet għoljin fuq il-morfoloġija tal-materja prima tal-grafita, u l-isotropija tal-partiċelli ffurmati hija tajba. Għandu prestazzjoni taċ-ċiklu aktar stabbli minn trab tal-grafita u kapaċità speċifika eqreb ta '372mAh / g.

Billi sferoidizza l-grafita tal-laqx, il-kapaċità speċifika (≥350mAh / g), l-effiċjenza tal-ewwel ċiklu (≥85%) u l-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-materjal tal-elettrodu negattiv jistgħu jittejbu b’mod sinifikanti (ir-rata ta ’żamma tal-kapaċità wara 500 ċiklu hija ≥80%) . Bħala materjal ta 'elettrodu negattiv għal batteriji tal-jone tal-litju, id-daqs tal-partiċella d50 huwa l-iktar adattat bejn 16 u 18 μm. Jekk id-daqs tal-partikula huwa żgħir wisq, l-erja tal-wiċċ speċifika hija akbar, u tikkawża li l-elettrodu negattiv jikkonsma ammont kbir ta 'Li + matul l-ewwel ċiklu, u b'hekk jifforma film solidu dielettriku interfacial (film SEI), u l-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ u ħruġ baxxa; jekk id-daqs tal-partiċella huwa kbir wisq, l-erja tal-wiċċ speċifika hija relattivament kbira. Żgħira, iż-żona ta 'kuntatt ma' l-elettrolit hija żgħira, li taffettwa l-kapaċità speċifika ta 'l-elettrodu negattiv.

Tlieta, trattament tal-wiċċ

1 Ibdel l-istruttura tal-pori

L-istruttura tal-pori tal-wiċċ tal-grafita hija fattur importanti li jiddetermina l-abbiltà tal-batteriji li jdaħħlu l-litju. Il-preżenza ta 'mikropori fuq il-wiċċ tal-materjal tal-grafita tista' żżid il-kanal tad-diffużjoni ta 'Li + u tnaqqas ir-reżistenza għad-diffużjoni ta' Li +, u b'hekk ittejjeb b'mod effettiv il-prestazzjoni tar-rata tal-materjal.

Cheng et al. poġġa grafita f'soluzzjoni akweja qawwija ta 'alkali (KOH) għall-inċiżjoni, u mbagħad ittemblah f'temperatura ta' 800 ° C f'atmosfera tan-nitroġenu biex tipproduċi nanopori fuq il-wiċċ. Dawn in-nanopori jistgħu jintużaw bħala l-entratura ta 'Li +, sabiex Li + jista' mhux biss jidħol mill-wiċċ tat-tarf tal-grafita, iżda wkoll jista 'jkun inkorporat mill-wiċċ tal-bażi, u jqassar il-passaġġ tal-migrazzjoni . Wara l-ittestjar, l-iċċarġjar u l-iskarikar b'rata ta '3C, l-anodu tal-grafita mnaqqxa bil-KOH għandu rata ta' żamma tal-kapaċità ta '93%, li hija ogħla minn dik tal-grafita oriġinali (85%); b'rata ta '6C, tista' tinkiseb rata ta 'żamma tal-kapaċità ta' 74%.

Shim et al. qabbel ir-rati taż-żamma tal-kapaċità tal-grafita mhux maħduma, il-grafita mtemgħin b'inċiżjoni KOH, u l-grafita mnaqqxa b'KOH fi 80 ° C, u ppruvat li r-rata ta 'żamma tal-kapaċità tal-grafita nċiżi fi 80 ° C hija l-aħjar, u dik tal-grafita ittemprata bl-inċiżjoni hija it-tieni. Ir-raġuni għal dan hija li l-ittemprar b'temperatura għolja jeqred l-istruttura tal-kristall. Permezz ta 'analiżi tal-impedenza, wara 50 ċiklu, ir-reżistenza għat-tixrid tal-Li + tal-grafita nċiżi hija biss 60% ta' dik tal-grafita oriġinali, li tispjega aktar l-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni tar-rata tagħha.

Xi studjużi jużaw ukoll depożizzjoni tal-fwar biex jikbru nanotubi tal-karbonju b'konduttività għolja fuq il-wiċċ tal-grafita in situ, sabiex il-kariga inizjali u l-effiċjenza tal-ħatt tal-grafita jkunu> 95%, u r-rata ta 'żamma tal-kapaċità wara 528 ċiklu hija> 92%.

Jista 'jidher li l-ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-wiċċ tal-grafita tista' żżid il-kanal tad-diffużjoni ta 'Li + u tnaqqas ir-reżistenza għad-diffużjoni ta' Li +, li huwa mezz effettiv biex ittejjeb il-prestazzjoni tar-rata u l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-grafita.

2 Ossidazzjoni tal-wiċċ

L-ossidazzjoni tista 'telimina l-atomi tal-karbonju diżordinati fuq il-wiċċ tal-grafita naturali, sabiex ir-reazzjoni ta' tnaqqis ta 'ossidazzjoni fuq il-wiċċ tal-grafita tkun tista' tipproċedi b'mod uniformi. Fl-istess ħin, gruppi funzjonali bħal -COO- u -OH huma ffurmati fuq il-wiċċ tal-grafita naturali ossidata. Dawn il-gruppi funzjonali jingħaqdu mal-wiċċ tal-grafita naturali fil-forma ta 'rabtiet kovalenti, u jiffurmaw film SEI stabbli kimikament fuq il-wiċċ tal-grafita naturali matul iċ-ċikli ta' ċarġ u ħatt, u b'hekk itejbu L-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ-ħatt ta' grafita naturali u ċ-ċiklu ħajja tal-grafita titjieb. L-ossidant ġeneralment jagħżel O2, HNO3 u H2O2.

L-ossidazzjoni li tuża l-ossidant tal-fażi tal-gass ġeneralment teħtieġ trattament b'temperatura għolja biex isewwi d-difetti tal-wiċċ tal-partikoli tal-grafita. Shim et al. użat l-arja bħala l-ossidant biex ossidizza l-grafita naturali f'550 ° C. L-istudju sab li t-telf fil-piż matul il-proċess ta 'ossidazzjoni huwa relatat b'mod lineari mat-tnaqqis fl-erja tal-wiċċ speċifika; wara l-ossidazzjoni, id-dijametru tal-wiċċ tal-grafita naturali huwa 40 ± 400A. L-erja tal-wiċċ hija mnaqqsa b'mod sinifikanti, u l-prestazzjoni taċ-ċiklu tagħha u l-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ-ċarġ huma mtejba, iżda l-kapaċità riversibbli u l-prestazzjoni tar-rata tagħha jibqgħu l-istess.

Barra minn hekk, xi gassijiet ossidanti relattivament dgħajfa bħal H2O u CO2 huma miżjuda mal-gass inert biex jossidaw il-grafita f'temperaturi għoljin. L-esperimenti sabu li l-introduzzjoni ta 'Ni, Co, Fe u katalisti oħra fil-proċess ta' ossidazzjoni tista 'ttejjeb l-effett tat-trattament ta' ossidazzjoni, u Li jista 'wkoll jifforma ligi b'metalli użati bħala katalisti ta' ossidazzjoni, u dawn il-ligi jistgħu wkoll jgħinu biex iżidu l-kapaċità riversibbli.

L-użu ta 'reaġenti likwidi ossidanti qawwija (bħal H2O2, HNO3, eċċ.) Jistgħu jossidaw il-grafita f'temperatura aktar baxxa. Ġeneralment, il-wiċċ tal-partiċelli tal-grafita huwa mikro-ossidizzat jew mikro-minfuħ. Wu et al. uża varjetà ta 'ossidanti (persulfate ta' l-ammonju, H2O2, cerium sulfate, eċċ.) biex ossidizza l-materjali ta 'l-anodu tal-grafita, u osserva nano-pori fuq il-wiċċ ta' partiċelli tal-grafita permezz ta 'trasmissjoni b'riżoluzzjoni għolja mikroskopija elettronika (HRTEM), li huma mikro-ossidu grafita Iż-żieda fil-kapaċità riversibbli tipprovdi bażi.

Mao et al. ippreparat grafita mikro-ossidata b'K2FeO4 bħala l-ossidant, li eliminat il-parti diżordinata tal-wiċċ tal-grafita, u introduċiet nanopori u xi elementi ta 'Fe biex iżżid il-kapaċità riversibbli tal-grafita minn 244mAh / g sa 363mAh / g.

Barra minn hekk, xi nies jużaw ossidanti u interkalanti biex jespandu l-grafita b'mod mikro, li jwessa 'l-kanali ta' interkalazzjoni tal-litju u jtejjeb il-kapaċità ta 'interkaljazzjoni tal-litju u l-prestazzjoni tar-rata. Zou et al. uża ossidant H2O2 u aċidu sulfuriku konċentrat bħala aġent ta 'interkalazzjoni biex jipprepara grafita mikro-estiża; imbagħad ir-reżina fenolika ntużat bħala prekursur għall-kisi tal-karbonju, sabiex il-kapaċità speċifika tal-materjal ta 'l-elettrodu negattiv laħqet 378mAh / g, u wara 100 ċiklu ta' ċarġ u ħatt, Ir-rata ta 'żamma tal-kapaċità hija ta' 100%.

Jista 'jidher li wara t-trattament ta' modifika kompost mikro-espansjoni u miksi bil-karbonju, il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-materjal kompost titjieb ħafna meta mqabbla mal-grafita tal-laqx naturali u grafita tal-laqx naturali miksija. It-trattament ta 'ossidazzjoni tal-grafita huwa prinċipalment biex tneħħi atomi tal-karbonju diżordinati fuq il-wiċċ tal-grafita jew iżżid nanopori, twessa' t-triq ta 'inserzjoni u rilaxx ta' Li +, li jistgħu effettivament itejbu l-prestazzjoni tar-rata u l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-materjal ta 'l-elettrodu negattiv , u l-effett tat-titjib tal-kapaċità tal-kuntrast mhuwiex kbir. Din il-funzjoni hija l-istess It-tibdil fl-istruttura tal-pori tal-wiċċ tal-grafita huwa l-istess.

3 Fluworinazzjoni tal-wiċċ

Il-grafita fluworinata hija ppreparata billi tiffluwora l-wiċċ tal-grafita naturali. Permezz tat-trattament tal-fluworinazzjoni, struttura CF hija ffurmata fuq il-wiċċ tal-grafita naturali, li tista 'ssaħħaħ l-istabbiltà strutturali tal-grafita u tipprevjeni li l-qxur tal-grafita jaqgħu matul iċ-ċiklu. Fl-istess ħin, il-fluworinazzjoni tal-wiċċ tal-grafita naturali tista 'wkoll tnaqqas ir-reżistenza fil-proċess ta' diffużjoni Li +, iżżid il-kapaċità speċifika, u ttejjeb il-prestazzjoni tagħha ta 'ċarġ u ħruġ.

Wu et al. gass ​​argon użat li fih 5% fluworin biex jiffluworita grafita naturali f'550 ° C. Wara 5 ċikli, l-effiċjenza coulombic żdiedet minn 66% għal 93%, u l-kapaċità speċifika kienet ukoll 'il fuq mill-kapaċità speċifika teoretika tal-grafita. Matsumoto et al. uża ClF3 biex jipproċessa grafita naturali b'daqsijiet ta 'partikuli differenti. Wara t-trattament, instab li kien hemm elementi F u Cl fuq il-wiċċ tal-grafita, u d-daqs iżgħar tal-partikula tal-grafita naturali kellu erja tal-wiċċ iżgħar. Permezz ta 'testijiet ta' ċarġ u ħruġ, l-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ u ħatt tal-kampjuni kollha żdiedet b'5% sa 26%.

Yin et al. sintetizzat serje ta 'materjali komposti tal-fluworidu tal-polythiophene / graphite billi polimerizzat il-monomeri tat-tiophene fuq il-wiċċ tal-grafita fluworinata bħala materja prima, u sabet li l-kisi Pth li fih 22.94% jista' joħroġ b'rata għolja ta '4C, u d-densità tal-enerġija tista' tkun 1707Wh / Kg, li huwa ogħla minn materjali tal-grafita naturali.

Permezz ta 'trattament ta' fluworinazzjoni tal-grafita, il-prestazzjoni tar-rata u l-prestazzjoni taċ-ċiklu huma mtejba b'mod effettiv, iżda l-kapaċità speċifika mhix imtejba ħafna; wara li l-grafita fluworinata tiġi modifikata mill-ġdid, il-kapaċità speċifika tista 'titjieb b'mod effettiv.

4 Modifika tal-kisi

Il-modifika tal-kisi hija bbażata fuq materjal tal-karbonju bħal grafit bħala l-GG quot; qalba" ;, u saff ta 'materjal tal-karbonju amorfu jew" qoxra" tal-metall u l-ossidu tiegħu huwa miksi fuq il-wiċċ tiegħu biex jifforma partiċelli bi" core-shell" struttura. Il-prekursuri ta 'materjali tal-karbonju amorfu użati komunement jinkludu materjali tal-karbonju pirolitiċi b'temperatura baxxa bħal reżina fenolika, żift, u aċidu ċitriku. Il-materjali tal-metall huma ġeneralment elementi tal-metall b'konduttività tajba bħal Ag u Cu.

L-ispazjar tas-saff ta 'materjali tal-karbonju amorfu huwa akbar minn dak tal-grafita, li jista' jtejjeb il-prestazzjoni tad-diffużjoni ta 'Li +, li huwa ekwivalenti għall-formazzjoni ta' saff buffer Li + fuq il-wiċċ ta 'barra tal-grafita, u b'hekk it-titjib tal-prestazzjoni ta 'ċarġ u kurrent ta' kurrent għoli ta 'materjali tal-grafita; elementi tal-metall jistgħu jittejbu Il-konduttività tal-materjal ta 'l-elettrodu negattiv ittejjeb il-prestazzjoni ta' ċarġ u ħruġ tiegħu f'temperaturi baxxi. Il-metodu tal-użu tal-pitch bħala l-prekursur tal-karbonju amorfu kien relattivament matur u ssemma fit-teżi ħafna drabi.

Fis-snin riċenti, Han et al. studja l-effetti ta 'komponenti differenti tal-qatran tal-qatran tal-faħam (CTP) (maħlul f'hexane, toluene, u tetrahydrofuran) u punti differenti ta' trattib (20 ℃, 76 ℃, 145 ℃ u 196 ℃) fuq anodi tal-grafita. L-influwenza tal-proprjetajiet kimiċi. Studji wrew li l-iċċarġjar u l-ħatt f'5 ° C u kisi b'ħeksane li jinħallu u solubbli tat-toluene f'CTP jistgħu jżommu kapaċità speċifika ta '263mAh / g f'5C; u iktar ma jkun għoli l-punt tat-trattib tas-CTP, iktar tkun għolja l-kapaċità speċifika tal-materjal. Il-kapaċità speċifika tal-materjal CTP b'punt ta 'trattib ta' 196 ℃ tista 'tilħaq 278mAh / g, u r-reżistenza għat-trasferiment ta' ċarġ tonqos ukoll biż-żieda tal-punt ta 'trattib.

Wu et al. ħallat ir-reżina fenolika u l-grafita sferika fil-metanol, is-solvent evaporat sa nixfa u mbagħad ittemprat f'temperatura għolja f'atmosfera inerta; permezz tat-tħin u l-għarbil, il-wiċċ tal-partiċelli tal-grafita miksuba kien lixx, li żied l-istabbiltà taċ-ċiklu tiegħu, u wara 5 ċikli Il-kapaċità speċifika tiegħu hija 172mAh / g ogħla minn dik tal-materjal tal-grafita. Minbarra ż-żift u r-reżina fenolika, xi studjużi għamlu wkoll riċerka dwar l-aċidu ċitriku bħala prekursur tal-karbonju amorfu f'dawn l-aħħar snin.

Il-kompost tal-grafita, metall u ossidu tal-metall jinkiseb prinċipalment permezz ta 'depożizzjoni fuq il-wiċċ tal-grafita. Il-kisi tal-metall mhux biss jista 'jtejjeb il-konduttività elettronika tal-grafita, iżda wkoll Sn u l-ossidi u l-ligi tiegħu jistgħu jintużaw bħala materjal tal-matriċi għall-ħażna tal-litju, li għandu effett sinerġistiku bil-grafita biex itejjeb aktar il-prestazzjoni elettrokimika ta' l-elettrodu negattiv. Bl-użu ta 'NaH biex tnaqqas SnCl2 jew SnCl4 f'n-butanol biex tiddepożita saff ta' nano-Sn fuq il-wiċċ tal-grafita, tista 'tinkiseb kapaċità speċifika stabbli ta' 400-500mAh / g. Id-depożizzjoni ta 'metalli bħal Ag u Cu ġeneralment tuża l-electroplating, u s-saff tal-metall li jirriżulta huwa lixx u uniformi. Barra minn hekk, ir-reazzjoni tal-mera tal-fidda hija wkoll metodu sempliċi u effettiv biex tifforma kisja tal-fidda.

Il-kisi tal-karbonju huwa metodu effettiv għall-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni elettrokimika ta 'anodi tal-grafita, iżda l-effett ta' ottimizzazzjoni tiegħu huwa limitat. Għandu biss funzjoni ta 'ottimizzazzjoni parzjali f'termini ta' stabbiltà taċ-ċiklu u l-ewwel effiċjenza ta 'ċarġ u ħruġ; kisi tal-metall itejjeb biss il-konduttività u l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-materjal tal-anodu Għandu effett imtejjeb fuq il-prestazzjoni tal-iċċarġjar u l-ħatt f'temperatura baxxa. Għalhekk, iż-żewġ metodi ta 'kisi tal-karbonju u kisi tal-metall ma jistgħux isolvu l-iżvantaġġ inerenti ta' kapaċità speċifika baxxa ta 'grafita.

Erbgħa, modifika tad-doping

Il-metodu tal-modifika tad-doping huwa aktar flessibbli, u l-elementi tad-doping huma diversi. Fil-preżent, ir-riċerkaturi huma aktar attivi f'dan il-metodu. Id-doping ta 'elementi mhux tal-karbonju fi grafita jista' jibdel l-istat elettroniku tal-grafita, u jagħmilha aktar faċli biex jinkisbu elettroni, u b'hekk iżidu aktar l-ammont ta 'Li + inkorporat.

Billi pirolizza H3PO4 u H3BO3, Park et al. iddoppja b'suċċess P u B fuq il-wiċċ tal-grafita u fforma magħhom rabtiet kimiċi, li effettivament tejbu l-istabbiltà taċ-ċiklu u l-prestazzjoni tar-rata tal-grafita. Minħabba li Si u Sn għandhom il-ħila li jaħżnu l-litju, saret aktar riċerka dwar il-kompost ta 'dawn iż-żewġ elementi bil-grafita. Park et al. żied partiċelli tal-ossidu tal-landa li fihom l-antimonju mal-materjal tal-anodu tal-grafita. Il-partiċelli tal-ossidu tal-landa li fihom l-antimonju u l-partiċelli tal-grafita huma konnessi flimkien permezz tal-aċidu ċitriku biex iżidu l-kapaċità speċifika tal-materjal tal-anodu għal 530mAh / g, u l-kapaċità speċifika tista 'tinżamm wara 50 ċiklu. 100%.

Chen et al. partiċelli nano-silikon ikkombinati, żift u graffit tal-laqx permezz ta 'tnixxif bl-isprej biex tinkiseb kapaċità speċifika ta' 1141 mAh / g. Fl-istess ħin, riċerkaturi oħra ħalltu graffit, prekursuri tal-materjal tal-karbonju amorfu u nano-Si f’solvent organiku permezz ta ’tħin ultrasoniku, tħawwad jew blalen, u mbagħad nixfu u ittemgħu l-materjali komposti, li effettivament żiedu l-kapaċità speċifika tal-elettrodu negattiv. materjal. Huwa jikkonferma l-effett sinerġistiku tas-Si u l-grafita.

Id-doping ta 'elementi differenti f'materjali tal-grafita għandu effetti ta' ottimizzazzjoni differenti fuq il-prestazzjoni elettrokimika tiegħu. Fost dawn, iż-żieda ta ’elementi (Si, Sn) li għandhom ukoll il-ħila li jaħżnu l-litju għandha effett sinifikanti fuq iż-żieda tal-kapaċità speċifika tal-materjali tal-anodu tal-grafita, iżda minħabba l-limitazzjoni tal-kapaċità speċifika tal-grafita nnifisha, effett ideali għadu ma ntlaħaqx.

Ħamsa, rimarki konklużivi

Sferojdizzazzjoni, bidla fl-istruttura tal-pori, modifikazzjoni ta 'ossidazzjoni, modifikazzjoni ta' fluworinazzjoni u modifika ta 'kisi jistgħu jtejbu l-effiċjenza inizjali ta' ċarġ u ħruġ ta 'materjali ta' anodu bbażati fuq il-grafita, iżidu r-rata ta 'diffużjoni ta' Li + fil-materjal ta 'anodu, u jottimizzaw il-prestazzjoni tar-rata tal-materjal tal-anodu. L-effett huwa sinifikanti f'termini ta 'stabbiltà taċ-ċiklu, iżda m'hemm l-ebda effett ta' ottimizzazzjoni ovvju fit-titjib tal-kapaċità speċifika. Il-modifika tad-doping tista 'tgħaqqad kompletament materjali b'kapaċitajiet differenti ta' ħażna tal-litju, teżerċita l-vantaġġi rispettivi tagħhom, u żżid b'mod sinifikanti l-kapaċità speċifika tal-materjal ta 'l-elettrodu negattiv, iżda l-prestazzjoni tar-rata tagħha u l-istabbiltà taċ-ċiklu se jitnaqqsu sa ċertu punt. Għalhekk, l-użu ta 'varjetà ta' metodi biex timmodifika b'mod sinerġiku l-kombinazzjoni effettiva ta 'elementi tal-grafita u Si jew Sn u ssolvi d-difett ta' stabbiltà fqira taċ-ċiklu ta 'materjali komposti se jsir il-fokus ta' riċerka futura.