◆Admisce- genus materiae anode
◆Conversio- genus materiae anode
◆Lithium metallum anode materiae
In denuntiatione processus oflithium- batteries ion, electrode negativa materiale magnum munus gerit in lithium ionibus et electrons gerendis ac essentiale ad industriam repositionis et emissionis. Ex perspectiva gratuita, hae materiae ratio pro 5% ad 15% totius altilium fabricandi sumptus et una ex necessariis clavibus rudium materiarum lithium{3}} productionis altilium putantur. Sicut materia positivi electrode, electrode negativi munus habet maximum momentum in promovenda lithii pugnae technicae -ion. Annis, aucta postulatio ad melioris pugnae faciendae- speciatim, altioris energiae densitatis, potentiae densitatis, melioris cycli stabilitatis ac salutis- investigatores magnam operam dederunt in materia electronica negativa, unum e nucleo componentium lithii-ion
gravida. Praecipua materia negativa electrode sequentes notas habere debet:
(1) Leve, accommodans quam maxime Li ad optimize specificam capacitatem.
(2) Humilis redox potentia ad lithium ion insertio et extractio motus, qui adiuvat ut altiorem altilium output intentione perficiat.
(3) Bonum electronicum et ionicum conductivity.
(4) In solutione electrolytici Insolubilis et cum salibus lithium non gerit. (5) Praeclara chemicae stabilitas post emissionem et missionem, altam salutem activitatis et cycli vitae, ac humilem sui ipsius- ratem dimissionis.
(6) Impensis, abundant, et environmentally- amica.
Materiae anodae dividi possunt in duo genera principalia secundum eorum compositionem chemica: carbon- innixa materiae et non- carbonis- substructio materiae. Carbones{4}} materiae fundatae amplius in graphicas materias carbonii et materiae carbonii subdividi possunt. Non- carbon- materiae fundatae includunt silicon- fundatum, titanium- fundatum, et oxydi metallici varia. Nunc, materiae anode late adhibitae in foro praecipue tria genera includunt: carbonis- innixa materia, lithium titanatum (LiTisOi2), et carbonis materias compositas Pii incorporantes. Carbones { Inter haec genera, graphite artificialis maximam partem mercatus tenet.
Intercalatum materiae anode
carbonis materiae
In batteries lithii evolutionis-ion, innovatio utendi carbonis- substructio materiae ad lithium metallicum substituendum sicut anodium magnum in hac technicae rupturae notat. Ad modernum, nulla alia species materiae anode eius costo{3} efficacia et effectus aequare potest; ideo expectatur carbones - materiae fundatæ manebit primaria electio ad magnas applicationes commerciales ad multam periodum. Ex gradu graphitizationis, carbonis{7} substructio materies ut anodes, in tria genera: graphite, carbonis mollis, et carbonis duritiae collocari possunt. Omnes materiae carbonii non{- graphitae inclinationem exhibent ad transfigurandum in graphite per altum- temperaturae processum; aliquae tamen substantiae ad hanc transformationem proniores sunt et ut carbonem mollem definiuntur; quae autem difficile sunt ad processum perficiendum, carbones duri vocantur. Typice carbo mollis obtineri potest a materiis crudis ut bitumen carbonum vel picem petrolei; e contra, carbonis ferreus plerumque ex componentibus, ut resinae phenolicae vel sucrosae, summatim perstringitur. In statu, una ex e plurrimis subjectis in campo carbonis mollioris subjectis mesophasis carbonis microspherae est. Materiae carbonis tam graphicae quam non- graphicae sua commoda et incommoda habent, cum electrodes negativae in lithium -ion gravida adhibentur. Ex hoc fundamento, investigatores saepe variis sub-sementis utuntur ad harum materiarum carbonum superficiem mutandam et mutandam ut ad effectum suum emendandum.
Graphite, ut materia iacuit (Figura 5{3}}8), habet structuram internam constans ex compage hexagonali atomorum in statu hybrido disposito, in duas dimensiones extensus. Intra singulas tabulas, atomi carbonis robustam hexagonalem structuram faciunt cum atomi carbon-carbonis distantiae 0,142 nm et vinculum energiae 345 kJ/mol, firmissimam stabilitatem exhibens. E contra, atomi carbonis inter varias strationes ab infirmioribus viribus van der Waals connexae sunt, cum industria commercii solum 16.7 kJ/mol, respondente mensurato interplanari spacio 0,3354 nm. Lithium iones convertibilem subire possunt insertionem et extractionem inter sex strata carbonis graphitae, composita LiC6 ad componendum lithium formans. In hoc processu, interjectio spatii significanter mutat; pro LiC6, hic valor 0,37 nm fit, ita theoreticam maximam capacitatem specificam obtinens 372 mA·h/g. Praeterea optima conductivity graphite celeriorem migrationem electronicorum in materia faciliorem reddit. Autem, cum materia electrode negativa adhibetur, graphita etiam nonnulla vitia exhibet: eius lithium respective inmissam/extractionem intentionis campestri ad incrementum lithii dendritis in increpatione vel missione ducere potest. Cum hi dendritae in pugna separator penetrant, possunt breves ambitus internos efficere, potentia ad ignes vel etiam explosiones, minaces securitatis pugnae.
Figure 5-8 Schematica diagramma graphite strata compages
Graphite maxime dividitur in duo genera: graphitum naturalem et graphite artificialem. graphita naturalis, abbreviata ut NG (graphica naturalis), refert ad altam materiam carbonis a natura extractam et per simplicem processum obtinendam. Duas differentias habet morphologias structurae crystalli trilicem: hexagonalem et rhombicam. Haec materia non solum in subsidiis abundat, sed etiam in sumptu et in ambitu amicabili. Attamen in lithium -ion applicationes altilium, propter inaequalis distributionis superficiei activitatis et magnae grani quantitatem particulae graphitei naturalis pulveris, eius superficies crystalli structura facile laeditur in cyclis deferendi-, ducens ad inaequalem SEI film coverage et afficiens pilae initialem efficientiam et effectum colombicum. Ad has provocationes vincendas, investigatores varias artes elaboraverunt ad emendandas proprietates graphite naturalis, sicut spheroidizationem, oxidationis superficiei curationem, fluorinationem, et superficiem carbonis efficiens, intendentes ad optimize superficies eius proprietates et microstructuras.
Graphitis artificialis produci potest per altam- temperaturam graphitizationem facilioris materiae carbonis graphicae. Hoc genus materiae late in lithium -ion batteries sicut materia anode adhibetur. graphite naturali comparatus, graphite artificialis significantes utilitates exhibet longi cycli vitae, altae- temperaturae capacitatis repositionis, et altitudinis - rate effectus, unum ex praelatis materiis lithium -ion batteries faciens in novis vehiculis energiae in Sinis adhibitis. Ob magnam suam capacitatem specificam et relative humilis sumptus, graphita artificialis etiam late in potentia gravida et medio - ad - altum - finem electronicarum productorum dolor. Statistics demonstrant in 2021, graphite artificiali pro 84% omnium anode materiarum portationum computari.
Materiae carbonis non-graphitae maxime in duo genera dividuntur: carbonis duri et carbonis mollis. Carbonis ferreus ad speciem materiae carbonis refert difficilem in structuram graphitam transformare etiam in calidissimis temperaturis (supra 2800 gradum). Hae materiae a quibusdam polymerorum pyrolyzingis obtineri solent. Speciatim communes fontes carbonis duri includunt varias resinae carbonum (qualia sunt resinae phenolicae, alcohol resinae polyfurfurylae PFA{5}}C, et resinae epoxy), carbonis pyrolysis specierum polymerorum (qualia alcohole polyvinyli (PVA), polyvinylidene fluoride (PVDF), et polyacrylonitrile (PAN), et carbonis nigrae producta sicut acetylenae). In processu apparando, plures defectus cancellorum intra carbonem durum formatae sunt, quae lithium iones non solum intercalarem inter laminis carbonii sed etiam ad replendas has regiones defectus implendas permittit, ita anodes ex hac materia altam specificam capacitatem (inter 350 et 500 mA·b/g), quod valde utile est ad altiorem capacitatem lithii-ion laguncularum augendam. Nihilominus, praefatae cancelli defectus etiam efficientiam coulombicam initialem ad humilitatem ducunt et stabilitatem cycli pauperis, cum carbo duritiae anode materiae adhibetur. Ad diem, ob has difficultates, carbo dura in lithium- batteries commercium late adhibitum non est, et adhuc nonnulla sunt impedimenta antequam magno usui esse possit.
Carbo mollis refert ad materiam carbonii amorphosam, quae facile graphitize sub alta- temperaturae conditiones (supra 2800 gradum). Continent haec materia picem, acus cocus, petroleum cocus et fibrae carbonii. Ob humilitatem graphitizationis in carbone molli, structura eius numerosos defectus continet, sinit eam reversibly accommodare plures lithium; eodem tempore maior interiecto spatio electrolytici penetrationem promovet. Ideo ex his notis, materiae carbonis mollis capacitatem altam exhibent in initiali missione. Attamen, ob instabilitatem structuram, eius capacitas irreversibilis etiam relative alta est. Praeterea irregularitas internae structurae carbonis mollis inducit ad varias industrias distributiones lithi{{7}ionis situum activorum, inde in defectu definitae intentionis campestri in onere et missione, quae praxim applicationes eius limitat.
Titanium dioxide
Titanium dioxide (TiO2) magnam potentiam ut electrode negativa materia pro lithium-ion batteries ostendit, non solum propter magnam - scalam productionis et gratuiti sumptus, sed etiam propter praestantem salutem ac stabilitatem in intentione operativa 1.5V (relativum ad Li/Li). Praeter, TiO2 seriem insignium proprietatum habet: actio electrochemica alta, potentia oxidizing fortis, stabilitas chemica bona, opes naturales copiosae, structurae cristallinae diversae.
Haec commoda summatim faciunt TiO2 unum ex electo electo materiali electo negativo pro lithium{1}} batteries (praesertim in campo vehicularum electricorum hybridarum).
Theoretice quaevis unitas massa TiO2 unum lithium ion condere potest, capacitati 330 mA·h/g respondens, quae fere dupla est capacitatis theoricae LiTiO2. Nihilominus in praxi, inventum est hanc theoreticam maximam lithium repono capacitatis assequendum admodum difficile esse. Multae causae momentum lithium ion inserendi et extrahendi efficientiam in dioxide titanii, non inclusis sed non limitata ad crystallinum materialem, particulam magnitudinem, structuras internae notas et superficiei specificas. Notatu dignum est TiO2 in variis cristallinis augmentis existere, notissimas species rutili et anatasi in systemate crystalli tetragonali, et genus brooke in systemate crystalli orthorhombici.