Deunyddiau anod batri lithiwm a'r dyfodol
Batri eilaidd y gellir ei ailwefru yw batri lithiwm-ion, sy'n cynnwys pum prif ran yn bennaf: electrod positif, electrod negyddol, electrolyt, gwahanydd a chasglwr cyfredol.
Prif swyddogaeth y deunyddiau electrod positif a negyddol yw gwneud ïonau lithiwm yn cael eu tynnu / mewnosod yn fwy rhydd, er mwyn gwireddu swyddogaeth gwefru a gollwng.
Yn ystod y broses wefru, mae ïonau lithiwm yn cael eu tynnu o'r deunydd electrod positif a'u mewnosod yn y deunydd electrod negyddol cyfatebol trwy'r electrolyt. Ar yr un pryd, mae electronau'n llifo allan o'r electrod positif trwy'r gylched allanol ac yn llifo i'r electrod negyddol;
Pan fydd batri lithiwm yn cael ei ollwng, mae ïonau lithiwm yn cael eu tynnu o'r electrod negyddol a'u hail-fewnosod yn y deunydd electrod positif trwy'r electrolyt. Ar yr un pryd, mae electronau'n llifo o'r electrod negyddol i'r electrod positif trwy'r gylched allanol.
Beth yw deunydd anod batri lithiwm?
Y deunydd electrod negyddol yw cludwr ïonau lithiwm ac electronau yn y broses gwefru batri, ac mae'n chwarae rôl storio a rhyddhau ynni. Mae'n un o'r ffactorau allweddol sy'n pennu perfformiad batris lithiwm-ion ac yn dal anadl einioes diogelwch batri pŵer.
Rhaid i'r deunydd electrod negyddol delfrydol fod â'r o leiaf 7 amod canlynol
1. Mae'r potensial cemegol yn isel, gan ffurfio gwahaniaeth potensial mawr gyda'r deunydd electrod positif, a thrwy hynny gael batri pŵer uchel;
2. Dylai fod ganddo gapasiti beicio penodol uwch;
3. Dylid mewnosod a thynnu Li + yn hawdd yn y deunydd electrod negyddol, ac mae ganddo effeithlonrwydd coulombig uchel, fel y gall fod gwefr gymharol sefydlog a foltedd rhyddhau yn ystod y broses echdynnu Li +;
4. Dargludedd electronig da a dargludedd ïon;
5. Mae ganddo sefydlogrwydd da a rhywfaint o gydnawsedd ag electrolytau;
7. Dylai ffynhonnell y deunyddiau fod yn gyfoethog o adnoddau, yn isel mewn pris, yn syml yn y broses weithgynhyrchu; yn ddiogel, yn wyrdd ac yn rhydd o lygredd.
Yn y bôn, nid yw deunyddiau anod sy'n cwrdd â'r amodau uchod yn bodoli ar hyn o bryd, felly mae'r ymchwil ar ddeunyddiau anod newydd â dwysedd ynni uchel, perfformiad diogelwch da, pris isel, a deunyddiau sydd ar gael yn hawdd wedi dod yn dasg frys, sydd hefyd yn bwnc llosg yn maes ymchwil batri lithiwm ar hyn o bryd.
Archwilio a dyfodol deunyddiau anod ar gyfer batris lithiwm
Defnyddir deunydd cyfansawdd Graphene / Zirconium Hydrogen Phosphate (ZrP) fel deunydd electrod negyddol batri lithiwm, a all oresgyn dargludedd deunyddiau batri.
Mae gan broblemau priodweddau trydanol gwael ac effeithiau ehangu cyfaint difrifol nodweddion sefydlogrwydd beicio cryf a dargludedd trydanol cryf.
1. Mecanwaith storio lithiwm cyfansoddion graphene / ZrP
1. Ymddygiad storio lithiwm deunyddiau graphene
Mae gan Graphene sianeli trosglwyddo electronau ac ïon gwell, sy'n fuddiol i gyflymu'r gyfradd gwefru a rhyddhau. Pan ddefnyddir graphene fel deunydd electrod negyddol, mae'r fformiwla adweithio cemegol fel a ganlyn:
Er bod gan graphene gyfradd trylediad Li + uchel ac mae ganddo gapasiti uchel yn ystod y broses wefru a rhyddhau gyntaf pan gaiff ei ddefnyddio fel deunydd electrod negyddol ar gyfer batris lithiwm, bydd gallu graphene yn dadfeilio'n gyflym ar ôl sawl cylch gwefru a rhyddhau cyflawn. ac ni ellir ei ddefnyddio ar ei ben ei hun. Deunydd anod batri lithiwm, mae hyn oherwydd y bydd y deunydd graphene yn adweithio gyda'r electrolyt batri lithiwm yn ystod y gwefr gyntaf a'i ollwng, a bydd yr arwyneb cyswllt â'r electrolyt yn dod yn fwy yn ystod y cylch trydan, a fydd yn arwain at gronni haenau, gan arwain at mewn anghildroadwyedd ac ansefydlogrwydd. Passivation y ffilm SEI, tra bod y graphene wedi'i baratoi yn hawdd ei grynhoi a'i gronni oherwydd y strwythur lamellar, sy'n gwneud ei effeithlonrwydd coulombig yn isel.
2. Effaith synergaidd deunyddiau cyfansawdd graphene / ZrP
Gall cyfansawdd ffosffad hydrogen zirconium a graphene nid yn unig wella dargludedd y batri a gwella ei effaith ehangu cyfaint, ond mae ganddo hefyd allu storio lithiwm da a gall gynyddu cynhwysedd penodol y deunydd cyfansawdd. O'i gymharu â deunyddiau carbon eraill, mae gan graphene fanteision arwynebedd penodol mawr, cryfder mecanyddol uchel, a dargludedd trydanol da. Mae ymchwil ar SnO 2, FeSb 2 a deunyddiau eraill wedi dangos y gall cyflwyno graphene wella ei berfformiad electrocemegol yn effeithiol.
2. Egwyddor weithredol cyfansawdd graphene / ZrP
Mae'r deunydd cyfansawdd hydrogen ffosffad graphene / zirconium yn cael ei baratoi trwy ddull solvothermol, a all wneud i'r graphene a gynhyrchir lynu wrth wyneb ffosffad hydrogen zirconium yn ei le i gael zirconium hydrogen ffosffad a deunydd cyfansawdd graphene. Ar ôl calchiad, gall y graphene fod yn y zirconium hydrogen ffosffad Mae swyddi gwag ocsigen yn cael eu ffurfio yn y dellt grisial, a thrwy hynny gynyddu nifer y cludwyr a diffygion dellt, a gwella dargludedd. Mae presenoldeb graphene yn galluogi ffurfio rhwydwaith dargludol rhwng nanoronynnau ffosffad hydrogen zirconium, sy'n fuddiol i wella dargludedd cyffredinol y deunydd. Ar yr un pryd, defnyddir graphene fel ffilm hyblyg i orchuddio wyneb y ffosffad hydrogen zirconiwm, a all glustogi'r effaith ehangu cyfaint yn ystod y broses codi tâl a gollwng.
Yn drydydd, rhagolygon posibl deunyddiau cyfansawdd graphene / ZrP
1. Mae gan y dull paratoi nodweddion gweithrediad syml a hawdd, atgynyrchioldeb cryf, cost isel a dim llygredd i'r amgylchedd;
2. Defnyddir deunydd cyfansawdd ffosffad hydrogen zirconium a graphene a baratoir trwy'r dull hwn fel deunydd electrod negyddol y batri lithiwm, a all oresgyn problemau dargludedd batri gwael ac effaith ehangu cyfaint difrifol, ac mae ganddo nodweddion sefydlogrwydd beicio cryf. a dargludedd cryf;
3. Oherwydd bod gan graphene ddargludedd uchel ac arwynebedd penodol mawr, gall wella dargludedd deunyddiau cyfansawdd batri yn effeithiol, ac ar yr un pryd, gall cotio graphene wella effaith ehangu cyfaint deunyddiau cyfansawdd batri yn effeithiol a gwella'r perfformiad electrocemegol. o ddeunyddiau cyfansawdd batri.
