Обсуждение анодных материалов для литий-ионных батарей

Нет сомнений в том, что литий-ионные аккумуляторы за последние годы приобрели огромную популярность. И благодаря успеху этих батарей люди экспериментируют с химическим составом батарей, чтобы сделать их футуристическими. Как бы ни была развита химия в настоящее время, с ней все равно есть проблемы. Стоимость больших батарей высока, плотность энергии, срок службы, безопасность и т. Д. Имеют некоторые общие проблемы.

Итак, в этой статье мы собираемся изучить анодные материалы, которые обычно используются в литий-ионных батареях. И мы позаботимся о том, чтобы вы знали о текущих тенденциях и технологиях, связанных с этими портативными батареями.

Какие анодные материалы используются для литий-ионных батарей?

Анодные материалы для литий-ионных батарей могут легко выделять кислород или хлор. Анод - это точка, где происходит разряд. Это отрицательный электрод, что означает, что на этой стороне происходит отрицательная полуреакция. Наиболее распространенный материал, используемый для анода, - графит. Но постепенно новые соединения также тестируются, чтобы увидеть, есть ли улучшения в электрохимии литий-ионных батарей.

Типы анодных материалов для литий-ионных батарей:

Ниже приведены различные типы анодных материалов, которые обычно используются для литий-ионных батарей. У компаний есть разные варианты анодов, и все они используются для разных целей.

1: Графит:

Этот материал используется, потому что он компактен и легко выделяет газообразный кислород и хлор. Однако графит - очень хрупкое соединение, и с ним нужно обращаться осторожно. Его можно легко повредить, а это значит, что аккумулятор перестанет работать. Графит, используемый в литий-ионных батареях, инертен. Тем не менее, об этом нужно позаботиться, так как высокая плотность тока повлияет на реакцию окисления, и из аккумуляторной батареи будет выделяться диоксид углерода.

Лучшим производителем этого анодного материала является Targray. Они обеспечивают невысокую стоимость и хорошую удельную энергию. Скорость зарядки аккумулятора зависит от листа графена, используемого в аккумуляторе. Во время процесса зарядки ионы лития перемещаются к внешним краям листа перед интеркаляцией. Тем не менее, по краям есть небольшая пробка, так как трасса трассы длинная.

2: Титанат лития:

Это интеркалированный анодный материал для литий-ионных аккумуляторов. Материал очень похож на графит, но имеет устойчивый слой SEI. Этот материал был создан в целях безопасности. Он имеет большой потенциал стать лучшей альтернативой графиту. Он предлагает низкую стоимость, токсичность и изменение объема, что делает его лучше для аккумуляторной батареи. Он часто используется для крупномасштабных гибридных электромобилей из-за их повышенных характеристик безопасности. Наряду с этим, титанат лития имеет высокую удельную мощность и длительный срок службы. Главный недостаток этого материала - низкая собственная емкость и электронная проводимость.

Тем не менее, аллотропная форма этого вещества считается одним из самых распространенных и перспективных анодных материалов.

3: Легирование анода, такого как кремний, олово и кобальтовый сплав:

Помимо процесса интеркаляции, есть два других механизма, которые привлекают аноды. Это механизмы легирования и преобразования. Механизм легирования обычно включает такие элементы, как кремний, олово, германий, фосфор и т. Д. Эти материалы обладают большей емкостью, чем графит, который обычно используется в литий-ионных батареях. Лучшим выбором является кремний с удельной емкостью 4200 мАч / г, что в 11 раз больше, чем у графита. Эти материалы также имеют низкий потенциал делитирования, что увеличивает напряжение разряда в топливных элементах.

Но материалы из сплава имеют одни из самых сложных проблем, с которыми сталкиваются батареи. Первая проблема - это расширение и разрушение. Большая емкость этих материалов приводит к увеличению объема, что может привести к механическому повреждению батареи. Вторая проблема связана со стабильностью межфазной границы твердого электролита. Во время литирования и сжатия между частицами и электролитом образуется нестабильный слой SEI. Третья серьезная проблема связана с разбуханием электрода из-за объемного расширения. Это создает дефект в конструкции аккумуляторных элементов, и поэтому ученым приходится искать другой анодный материал, который дает лучшие результаты.

Как выбрать хорошие анодные материалы для литий-ионных батарей?

Как видите, при выборе правильного материала для анода возникают серьезные проблемы. Но есть некоторые основные характеристики, которым нужно следовать. Это включает:

· Пористость должна быть отличной.

· Электропроводность должна быть высокой.

· Прочный и легкий.

· Низкая стоимость.

· Напряжение анода должно совпадать с напряжением катода.

Чтобы гарантировать стабильность анода литий-ионных батарей, были предприняты различные подходы. В аккумуляторных батареях установлен защитный слой. В настоящее время проводятся различные исследования, чтобы проверить, является ли кремний хорошим и эффективным анодным материалом. Даже нанотехнология была интегрирована с батареями, чтобы проверить, можно ли устранить все недостатки различных элементов. И все же слой SEI всегда появляется в батарее. Поскольку слой состоит из электролита, существует риск восстановления карбоната, что увеличивает термическое разложение.