Anóid Do Chadhnra Litiam Uile-Soladach-Stáit Sulfíde - Cuid 2 Anóid Eile

Dul chun cinn le déanaí ar anóid do chadhnraí litiam uile-soladach-stáit bunaithe ar shuilfíd

—— Cuid 2 Anóidí Eile

Údar:

JIA Linan% 2c DU Yibo% 2c GUO Bangjun% 2c Zhang Xi

1. Scoil na hInnealtóireachta Meicniúla, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200241, an tSín

2. Shanghai Yili Co Teicneolaíocht Nua Fuinnimh, TEO. , Shanghai 201306, an tSín

Anóid cóimhiotal litiam

Mar gheall ar imoibrithe taobh interfacial dian, tá sé deacair litiam íon a úsáid go díreach i leictrilítí soladach sulfíde sa ghearrthéarma, agus mar sin soláthraíonn ábhair chóimhiotal litiam rogha níos tarraingtí. I gcomparáid le anóidí litiam miotalach, is féidir le anóidí cóimhiotal litiam feabhas a chur ar fhliuchtacht an chomhéadain, bac a chur ar fhrithghníomhartha taobh an chomhéadain, cobhsaíocht cheimiceach agus meicniúil an chomhéadain leictrilít soladach a fheabhsú, agus gearrchiorcaid de bharr fás dendrites litiam a sheachaint. Ag an am céanna, i gcomparáid le cadhnraí litiam-ian leachtacha, is féidir le anóidí cóimhiotail dlús fuinnimh níos airde agus cobhsaíocht níos fearr a thaispeáint i gcadhnraí uile-soladach-stáit. Mar sin féin, déanfar leictreoidí diúltacha cóimhiotail faoi athruithe toirte agus struchtúracha níos mó le linn muirir agus urscaoilte (cosúil le cóimhiotail Li-Si, cóimhiotal Li-Sn, etc.), agus mar sin tá gá le tuilleadh taighde ar fhorbairt agus ar chur i bhfeidhm ábhar cóimhiotail. I measc cóimhiotail litiam éagsúla, tá an-tóir ar chóimhiotail Li-In ag an scála saotharlainne mar gheall ar a insínteacht mheicniúil níos fearr agus a acmhainneacht tairiseach ocsdí (0.62 V vs Li +/Li) thar raon leathan stoichiometric. Meastar go ginearálta gur ábhair chobhsaí teirmidinimiciúla agus cinéiteach iad cóimhiotail Li-In le haghaidh leictrilítí sulfíde. Úsáidtear go forleathan é i saotharlanna chun feidhmíocht leictrilítí nó ábhair chatóide a thástáil, agus dea-chobhsaíocht timthriall á thaispeáint acu faoi choinníollacha íseal reatha agus ualaigh íseal. Mar sin féin, tá an cumas redox agus meáchan móilíneach cóimhiotail Li-In ard, rud a laghdaíonn go mór an buntáiste dlús fuinnimh a bhaineann le cadhnraí litiam-ian uile-soladach. Go ginearálta, creideann staidéir nach bhfuil aon fhás ar dendrites litiam i gcóimhiotail Li-In. Mar sin féin, luo et al. rinne sé tástálacha luchtaithe agus urscaoilte ar chadhnraí uile-soladach Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 faoi dhlús ardsrutha (3.8 mA·cm-2) agus ualach ard (4 mA·h·cm{{23} }). Fuarthas amach go raibh ciorcad gearr ag an gceallra tar éis thart ar 900 thimthriall. Choinnigh an ceallraí cumas timthriall cobhsaí agus éifeachtacht Coulombic beagnach 100% le linn timthriallta urscaoilte muirir suas le 890 timthriall, ach thosaigh an cumas ag meath go tapa tar éis 891 timthriall, ag titim go dtí gar do 0 ag an timthriall 897ú. Cuar voltas muirir agus urscaoilte ábhartha na ceallraí ón 891ú go dtí an 897ú timthriall, ina n-ardóidh an cumas muirir de réir a chéile, agus laghdaítear an cumas urscaoilte comhfhreagrach. Sa timthriall 897, leanann an ceallraí ag muirearú agus leanann an cumas ag méadú, in éineacht le ráta méadaithe voltais níos ísle, rud a léiríonn go bhfuil ciorcad gearr inmheánach agus teip ceallraí. Nochtadh meicníocht fáis dendrites Li-In trí SEM, XPS agus tréithe eile agus insamhalta AIMD. Léiríonn sé sin faoi choinníollacha ard reatha agus ualaigh ard. Tá Metallic In éagobhsaí go teirmidinimiciúil agus go cinéiteach do leictrilítí suilfíd. Spreagann athruithe toirte agus imoibrithe beaga idir-éadan fás dendrites Li-In, rud a fhágann go gclisfeadh ceallraí le linn timthriallta fada. Difriúil ó fhás ingearach dendrites litiam, is é an modh fáis Li-In dendrites fás cliathánach feadh na teorainneacha pores agus gráin. Tá an ráta fáis mall agus is beag damáiste a dhéanann sé don struchtúr leictrilít sulfíde (Fíor 6). Mar sin, is féidir fás dendrite Li-In a shochtadh trí chobhsaíocht leictriceimiceach an leictreoid mhiotail / leictrilít soladach a fheabhsú agus porosity an leictrilít a laghdú.

Fig.6 Roimh agus tar éis éabhlóid an chomhéadain rothaíochta do chill Li-In|LPSCl|LNO@NCM622

Tá na buntáistí a bhaineann le insínteacht ard, cúlchistí ard, agus seoltacht leictreonach ard ag Al. Tá saintoilleadh teoiriciúil ard aige (990 mA·h·g-1) agus ráta méadaithe toirte beag (96%) i measc ábhar cóimhiotal litiam. Tá sé ar cheann de na hábhair anóid ceallraí litiam uile-soladach is bisiúla. Mar a léirítear i bhFíor 7(a), tá Pan et al. d'ullmhaigh leictreoid diúltach cóimhiotail Li-Al gan ceanglóir agus gníomhaire seoltaí (Li0.8Al, toilleadh sonrach 793 mA·h·g-1, 0.35 V vs Li+/Li). Tá comhoiriúnacht mhaith aige le leictrilít LGPS. Tá sé seo mar gheall ar an bhfíric go bhfuil acmhainneacht oibre anóid cóimhiotail Li-Al ullmhaithe laistigh den fhuinneog cobhsaíochta leictriceimiceach iarbhír de LGPS [Fíor. 7(b)]. Le cosc ​​a chur ar an leictrilít a laghdú agus a dhianscaoileadh, léirigh an ceallraí uile-soladach in-aisiompaithe den scoth, agus ráta coinneála acmhainne chomh hard le 93.29% i 200 timthriall. Faoi choinníoll an chóimheas N/P de 1.25, shroich dlús fuinnimh na ceallraí 541 W·h·kg-1, rud a chruthaíonn go bhfuil ionchais iarratais den scoth ag cóimhiotal Li-Al.

Fíor.7 Scéimre an anóid chóimhiotail Li-Al i ASSLBanna

Sakuma et al. staidéar ar mheaitseáil chóimhiotail Li-Sn, cóimhiotal Li-Si agus Li4-x Ge1-x P x S4 leictrilít, agus breathnaíodh friotaíocht comhéadain níos lú agus poitéinseal redox níos airde. Tá Hashimoto et al. úsáid as muilleoireacht liathróid ardfhuinnimh chun sraith Li4.4Ge x Si1-x (x=0~1.0) a ullmhú. Ina measc, taispeánann Li4.4Ge0.67Si0.33 an toilleadh sonrach is mó (190 mA·h·g-1) agus tá inchúlaitheacht luchtaithe agus urscaoilte maith aige. Páirc et al. úsáidtear muilleoireacht liathróid meicniúil chun púdar litiam agus púdar sileacain a mheascadh agus a mheilt chun cóimhiotal Li4.4Si, leictreoid dhearfach Li4Ti5O12, agus leictrilít Li2S-P2S5 a ullmhú chun ceallraí litiam uile-stáit soladach a chur le chéile. Fuair ​​​​an staidéar amach go raibh feabhas suntasach ar fheidhmíocht na ceallraí tar éis muilleoireacht liathróid thánaisteach an chóimhiotail Li-Si, is é sin, go raibh laghdú ar mhéid na gcáithníní sa chóimhiotal litiam-Si a chabhródh le taisceadh aonfhoirmeach agus stripping litiam le linn an próiseas muirir agus urscaoilte.

Is féidir scannáin cóimhiotal litiam a úsáid freisin mar mhodh chun an comhéadan leictreoid diúltach a chobhsú. Choi et al. úsáidtear modh rollta simplí chun Ag a chomhcheangal le tiús 10 μm agus Li le tiús 150 μm agus ansin brú i bhfeidhm go seachtrach chun scannán cóimhiotail Li-Ag a fháil. Cruthaíonn an t-ábhar ard Ag go héasca comhéadan cobhsaí leis an leictrilít sulfíde agus cuireann sé bac ar fhás dendrites litiam. Ina theannta sin, tá an méid beag atá fágtha de Ag nach bhfuil an cóimhiotal Li-Ag rannpháirteach san imoibriú réiteach soladach le Li, rud a mhaolaíonn fás míchothrom litiam. Léirigh an ceallraí uile-staid soladach cóimeáilte coinneáil acmhainne de 94.3% thar 140 timthriall, agus d'fhéadfadh sé rothaíocht go cobhsaí ag ráta ard 12 C. Taighde le Kato et al. fuarthas amach gur féidir le scannán Au a chur isteach ag an gcomhéadan leictrilít Li/Li3PS4 cosc ​​a chur ar fhoirmiú folús tar éis díscaoileadh litiam tosaigh agus méadú ar shuíomhanna sil-leagan Li, rud a chabhraíonn le feabhas a chur ar inchúlaitheacht na ceallraí. Ina theannta sin, d'fhéadfadh díscaoileadh an scannáin Au isteach i litiam miotalach a bheith ina chúis le feabhas a chur ar fheidhmíocht leictreamaiceimiceach an chomhéadan leictreoid diúltach. Is féidir le cealla Li-siméadrach le scannán Au curtha isteach ag an gcomhéadan Li/Li3PS4 oibriú go cobhsaí ag dlús srutha ard (1.3 mA·cm-2) agus toilleadh achair mhór (6.5 mA·h·cm-2 ) gan ciorcad gearr. Tá saolré timthriallta níos mó ná 200 uair ag an gceallra soladstaide Li/Au/Li3PS4/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 cóimeáilte ag dlús srutha ard 2.4 mA·cm-2.

Anóid sileacain

Meastar go bhfuil Si ar cheann de na hábhair anóid is bisiúla mar gheall ar a toilleadh sonrach teoiriciúil ultra-ard (4200 mA·h·g-1), cúlchistí arda, ísealchostas, cairdiúlacht don chomhshaol, neamh-tocsaineacht, agus cumas oibriúcháin íseal de 0.4 V. Forbraíodh taighde ar chur i bhfeidhm anóidí Si i gcadhnraí litiam-ian leachtach ar feadh níos mó ná tríocha bliain agus tá an-tóir air fós. Le déanaí, de réir mar a chuaigh cadhnraí litiam uile-soladach isteach sa réimse taighde fuinnimh, tá tús curtha le hobair chun an teicneolaíocht sileacain dea-fhorbartha a thiontú ó chórais ceallraí litiam-ian leachtach go córais ceallraí uile-soladach-stáit. Mar sin féin, i gcomparáid leis an taighde ar fhorbairt anóidí sileacain ard-acmhainn do chadhnraí litiam-ian leachtach, cé nach bhfuil mórán tuarascálacha ar chur i bhfeidhm anóidí sileacain bunaithe ar chadhnraí uile-soladach suilfíd, tá na torthaí a léirítear fós tábhachtach go leor. Mar sin féin, tá seoltacht leictreonach íseal ag an anóid Si (1.56×10-3 S·m-1), comhéifeacht idirleata ian litiam íseal (10-14-10-13 cm2·S-1), agus mór leathnú toirte (Li4. Tá 4Si thart ar 360%) agus míbhuntáistí eile, rud a chuireann teorainn lena raon feidhme iarratais. Is é an fáth go dteipeann ar an leictreoid diúltach Si sa cheallraí go ginearálta mar gheall ar leathnú mór toirte Si le linn an phróisis lithiation / delithiation, rud a fhágann go bhfuil púdrú, scoilteadh agus strus ollmhór, agus a tháirgeann sraith iarmhairtí millteach tromchúiseacha. Mar shampla: (1) Meath ar shláine struchtúrach an leictreoid mar gheall ar bhrú arís agus arís eile le linn scaoilte/luchtaithe. (2) Dícheangal idir an leictreoid agus an bailitheoir reatha de bharr strus interfacial. (3) Déantar iain litiam a chaitheamh go leanúnach le linn phróiseas leanúnach foirmithe-scriosta-athchóirithe an chiseal SEI.

I measc na modhanna a úsáidtear go coitianta chun anóidí sileacain a bharrfheabhsú do chadhnraí litiam uile-staid soladach tá rialú méide (nana-sileacain), dearadh struchtúrach, anóidí scannáin thanaí, cóimhiotalú, feidhmiú brú, anóidí ilchodacha le hardcheanglóirí/ábhair seoltacha (amhail Si. -C anóidí), etc. Sakabe et al. úsáid as sputtering maighnéadrón chun anóidí sileacain éagruthacha neamh-scagach agus scagach a ullmhú, agus chomhcheangail iad le 80Li2S·20P2S5 leictrilít chun tástálacha cumas rothaíochta a dhéanamh. Tar éis 100 thimthriall, níor léirigh an scannán sileacain éagruthach neamhphóiriúil 3.00 µm-tiubh ach thart ar 47% de chumas i gcomparáid leis an 10ú timthriall. Léiríonn an scannán sileacain éagruthach scagach 4.73 µm toilleadh lithiúcháin chomh hard le 3000 mA·h·g-1. Tar éis 100 timthriall, tá an ráta coinneála acmhainne i gcomparáid leis an 10ú timthriall níos mó ná 93%. Léiríonn sé gur féidir leis an struchtúr scagach cobhsaíocht timthriall na ceallraí a fheabhsú go héifeachtach. Tá Okuno et al. chuir an anóid ilchodach sileacain scagach i bhfeidhm ar cheallraí uile-soladach-stáit leictrilít Li3PS4 agus léirigh sé ráta coinneála ardchumais de níos mó ná 90% i 100 timthriall. Tá sé seo toisc go réitíonn na pores sna cáithníní sileacain na hathruithe ollmhóra toirte le linn lithiation agus delithiation, ag feabhsú cobhsaíocht timthriall. I gcodarsnacht leis sin, tá cobhsaíocht timthriall anóidí sileacain neamh-scagach tráchtála bocht, agus níl an ráta coinneála acmhainne i 100 timthriall ach 20% nó fiú níos ísle. Dúirt Poetke et al. tuairiscíodh gur úsáideadh nana-ábhair ilchodacha ilchodacha sileacain-charbóin mar leictreoidí diúltacha le haghaidh cadhnraí litiam-ian uile-stáit soladach agus cuireadh i bhfeidhm go rathúil iad ar chadhnraí iomlána Si-C|Li6PS5Cl|NCM. Soláthraíonn an ilchodach Si-C nanastruchtúrtha a úsáideadh sa staidéar bearna idir nanacháithníní sileacain (SiNPanna) agus blaosc carbóin seachtrach. Is féidir leis an bhlaosc carbóin cúiteamh éifeachtach a dhéanamh ar athruithe toirte sileacain, ag feabhsú feidhmíochta leictriceimiceach i gcomparáid le SiNPanna lom.

Le blianta beaga anuas, tá an pobal acadúil tar éis dul chun cinn arís agus arís eile i dtaighde anóidí sileacain íon. In 2020, rinne Cangaz et al. thuairiscigh anóid sileacain columnar arna ullmhú ag próiseas PVD, agus in éineacht le leictrilít Li6PS5Cl agus LiNi0.9Co{{90}}.05Mn0.05O2 catóide a ullmhú ceallraí uile-staid soladach a bhfuil toilleadh sonrach ard aige (210 mA·h·g-1). Tá an anóid sileacain columnar timthriallta go cobhsaí ar feadh níos mó ná 100 uair faoi ualach ard de 3.5 mA·h·cm-2, le héifeachtacht Coulombic chomh hard le 99.7%~99.9%. Le linn an timthrialla, taispeánann an struchtúr sileacain columnar éifeacht análaithe aon-tríthoiseach cosúil leis an anóid litiam sa treo ingearach. Is féidir an análaithe aontoiseach seo a chúiteamh le porosity intreach struchtúr sileacain an cholúin agus an brú cruachta seachtrach, rud a chruthaíonn SEI cobhsaí déthoiseach. Ag an am céanna, cuireann an brú cruachta (20 MPa) faoi chois freisin delamination an sileacain columnar agus an bailitheoir reatha. I gcomparáid le anóidí litiam miotalach, cuireann an anóid sileacain columnar seo deireadh leis an mbaol dendrites litiam, gearrchiorcaid agus caillteanas litiam marbh. In 2021, rinne Tan et al. thuairiscigh 99.9.9% (mais) anóid tráchtála íon sileacain Si (μ-Si) micron-ghrád. Is eitleán déthoiseach é an limistéar teagmhála comhéadan idir an leictreoid diúltach agus an leictrilít Li6PS5Cl, fiú má tharlaíonn leathnú toirte le linn muirear agus urscaoileadh. Mar sin féin, tá an t-eitleán déthoiseach fós á choinneáil, agus níl aon chomhéadan nua déanta. Tá airíonna ceimiceacha agus meicniúla uathúla ag an gcóimhiotal Li-Si a fhoirmítear leis an leictreoid dhiúltach μ-Si lithiated, rud a mhéadaíonn an limistéar teagmhála idir an leictreoid diúltach agus an leictrilít [Fíor 8(a)]. Is féidir leis an gceallraí litiam uile-stáit soladach arna gcóimeáil ag μ-Si, leictrilít Li6PS5Cl agus NCM811 oibriú go cobhsaí laistigh de dhlús sruth dromchla ard (5 mA·cm-2) agus raon teochta leathan (-20~ 80 céim). Tá ráta coinneála acmhainne aige de 80% tar éis 500 timthriall cobhsaí agus meánéifeachtúlacht Coulombic de 99.95% [Fíor 8(b)], arb é an fheidhmíocht is fearr de chadhnraí uile-staid micrea-sileacain a tuairiscíodh go dtí seo. Is fiú a lua go dtéann an anóid μ-Si faoi rothaíocht ard-dlúis reatha gan ábhair charbóin seoltaí, rud a shochtadh go héifeachtach dianscaoileadh an leictrilít sulfíde. Soláthraíonn sé smaointe nua maidir le héifeachtaí díobhálacha carbóin i leictreoidí ilchodacha Si-C i smaointeoireacht thraidisiúnta. In 2022, rinne Cao et al. d'ullmhaigh leictreoid dhiúltach ilchodach comhdhéanta de cháithníní nana-sileacain (nm-Si), carbóin seoltaí, agus Li6PS5Cl trí mhuilleoireacht liathróid. Tá seoltacht mhaith leictreonach agus ian taobh istigh ag an leictreoid dhiúltach ilchodach, rud a d'fhéadfadh an dlús reatha áitiúil a laghdú go héifeachtach agus bac a chur ar ghiniúint dendrites litiam ar dhromchla an leictreoid dhiúltach. Tá sé comhcheangailte le hábhar catóide NMC811 criostail amháin atá brataithe le modh sol-ghlóthach. Ag baint úsáide as scannán Li6PS5Cl le tiús 47 μm mar an leictrilít, fuarthas ceallraí litiam uile-staid soladach le dlús fuinnimh suas le 285 W·h·kg-1. Bhain an cadhnra iomlán amach toilleadh ard 145 mA·h·g-1 ag C/3 ar feadh 1000 timthriall cobhsaí. Léiríonn an anóid sileacain ilchodach ionchas déantúsaíochta ar scála mór, laghdaítear costais go suntasach, agus soláthraíonn sé treoir do thráchtálú cadhnraí litiam uile-stáit soladach. Difriúil ó choincheap dearadh leictreoid diúltach Tan, ní hamháin go gcuireann an leictreoid dhiúltach ilchodach seo leictrilít ach freisin cuireann sé gníomhaire seoltaí carbóin. Is é an chúis atá leis ná go bhfuil achar dromchla níos airde ag nm-Si i gcomparáid le μ-Si, tá níos mó teorainneacha san anóid sileacain, agus de ghnáth tá ciseal SiO ar dhromchla nm-Si. Mar sin, tá an seoltacht leictreach go ginearálta 3 ordú méide níos ísle ná sin de μ-Si, a chuireann bac ar sheoladh leictreon le linn muirear agus urscaoileadh. Léiríonn turgnaimh, le linn an phróisis chun litiam a bhaint as an anóid nm-Si seo, nach ndíscaoileann an leictrilít ach beagán, agus ní tháirgtear aon dendrites litiam. Bunaithe ar an gcóras thuas, tá Cao et al. mhol sé ailtireacht cadhnra le dearadh cruachta dépholach. Tá na cealla aonair ceangailte i sraith trí bhailitheoir reatha chun úsáid ábhar neamhghníomhach a laghdú, rud a fhágann dlús fuinnimh níos airde. Go sonrach, tá ceallraí litiam uile-stáit cruachta dúbailte cruachta déanta as criostail aonair comhéadan-cobhsaí LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2, Li6PS5Cl, agus nm-Si mar leictreoid dhearfach, leictrilít, agus leictreoid diúltach faoi seach, ag soláthar voltas ard 8.2 V. Is é an dlús fuinnimh leibhéal ceallraí ná 204 W·h·kg-1, atá níos airde ná an 189 W·h·kg-1 de chadhnra singil. Tá suntas tagartha maith ag an dearadh cruachta dépholach seo don réimse ceallraí uile-soladach-stáit ar fad.

Fíor.8 Tréithriú comhéadan agus feidhmíocht rothaíochta idir anóid µ-Si agus Li6PS5Cl sna ASSLBanna

Déanann Tábla 1 achoimre ar na réitigh ar an gcomhéadan leictrilít/anóid soladach suilfíd agus na buntáistí agus na míbhuntáistí comhfhreagracha.

Tábla 1 Ag tabhairt aghaidh ar straitéisí maidir le saincheisteanna idir-aghaidhe idir anóidí agus leictrilítí soladstaide atá bunaithe ar shuilfíd

Anóidí eile

Leictreoid dhiúltach carbóin airgid

Lee et al. thuairiscigh dearadh ceallraí uile-staid soladach ag baint úsáide as idirchiseal airgead-charbóin (Ag/C) [Fíor 9(a)]. Rialaíonn an dearadh idirchiseal seo an próiseas sil-leagain litiam go héifeachtach, agus breathnaítear feiniméin sil-leagain agus stripping litiam an-inchúlaithe idir an ciseal Ag/C agus an bailitheoir reatha. Ina measc, úsáidtear C chun an leictrilít Li6PS5Cl a scaradh ón litiam miotalach taiscthe, rud a sheachnaíonn ní hamháin laghdú ar an leictrilít ach freisin a chuireann cosc ​​​​ar ghiniúint dendrites litiam. Is féidir le Ag fuinneamh núiclithe litiam miotalach a laghdú chun cóimhiotal Ag-Li a fhoirmiú. Gluaiseann cuid den Ag go dromchla an bhailitheora reatha chun réiteach soladach a fhoirmiú le litiam miotalach, ag cur chun cinn taiscí aonfhoirmeach litiam. Tar éis an urscaoilte, déantar an ciseal litiam miotalach a dhíscaoileadh go hiomlán, agus fanann Ag idir an bailitheoir reatha agus an ciseal Ag-C. Is féidir leis an dearadh seo freastal ar athrú toirte litiam miotalach le linn rothaíochta, laghdú ar dhlús reatha áitiúil an anóid litiam, agus cobhsaíocht timthriall a fheabhsú. Mar a thaispeántar i bhFíor 9(b), taispeánann an cadhnra pouch cóimeáilte (0.6 A·h) dlús ardfhuinnimh (níos mó ná 900 W·h·L-1) ag 60 céim . Éifeachtúlacht Coulombic Cobhsaí níos mó ná 99.8%. Saol timthrialla fada (1000 timthriall). Soláthraíonn sé smaointe nua maidir le cur i bhfeidhm tráchtála cadhnraí litiam uile-stáit soladach.

Fíor.9 Struchtúr agus feidhmíocht rothaíochta do ASSLBanna bunaithe ar shuilfíd a úsáidtear anóid Ag-C

Graifít

I measc na n-ábhar anóid idirghaolaithe éagsúla le haghaidh cadhnraí litiam-ian, is é graifít an t-ábhar is rathúla ó thaobh tráchtála de mar gheall ar a chostas íseal, a chúlchistí móra, agus a shaolré timthriall fada. Mar sin féin, i réimse na gcadhnraí uile-soladach-stáit, níl graifít tar éis éirí mar fhócas ar roghnú ábhar leictreoid diúltach mar gheall ar a chumas teoiriciúil teoranta. I dtuarascálacha luatha, baineadh úsáid as graifít go minic mar ábhar anóid le haghaidh leictrilítí soladacha sulfíde nua-shintéisithe. D'iompaigh taighde níos déanaí chun díriú ar mheicníocht bhunúsach oibre graifíte i ASSLBanna suilfíd chun dearadh agus déantúsaíocht leictreoid a bharrfheabhsú. Is minic a úsáidtear graifít mar chreat d’ábhair anóid ardfhuinnimh i dtaighde le déanaí, ag soláthar sláine struchtúrach agus seoltacht leictreach. Mar sin féin, tá fadhbanna fós ag leictreoidí diúltacha reatha eile cosúil le litiam agus sileacain mar ardchostas, ráta leathnú mór toirte, agus timthriall éagobhsaí. Dá bhrí sin, is féidir le graifít, mar ábhar le costas íseal, cúlchistí móra, ardleibhéal tráchtálaithe agus ardchobhsaíocht, ról tábhachtach a bheith aige i bhforbairt phróiseas cadhnraí uile-soladach-stáit go luath. Is gá an toilleadh graifíte atá ar fáil a bharrfheabhsú go leanúnach.

Réamhchóireáil an bhailitheora reatha

Cruinníonn cadhnraí litiam-ian gan anóid an bailitheoir reatha go díreach leis an gceallraí gan iomarca litiam a chur leis, áit a ndéantar litiam miotalach a fhoirmiú trí laghdú na n-ian litiam ar an mbailitheoir reatha ón bplátáil catóide go hiomlán lithiated le linn an chéad timthriall muirir. Rinneadh staidéar forleathan ar an gcoincheap seo i réimse na gcadhnraí litiam-ian, agus tá roinnt foirne tar éis an dearadh seo a leathnú chuig cadhnraí litiam uile-soladach-stáit. Tá Gu et al. eitseáilte dromchla an bhailitheora srutha cruach dhosmálta (SSCC) go céimeanna éagsúla, é a mheaitseáil le Li5.5PS4.5Cl1.5 leictrilít soladach, agus rinne sé rothaíocht leictreastatach ag baint úsáide as cumraíocht ceallraí neamhshiméadrach (scragall litiam|scragall cruach dhosmálta). Léiríonn torthaí turgnamhacha go bhfuil tionchar níos mó ag roughnesses SSCC éagsúla ar fheidhmíocht ceallraí. Tá feidhmíocht timthriall leictreamaiceimiceach níos fearr ag cadhnraí uile-staid atá cóimeáilte le SSCCanna le garbhús 180 nm ná cadhnraí nach bhfuil ach 20 nm acu garbh. Tá sé seo mar gheall ar an garbh dromchla ag méadú na pointí teagmhála idir an leictrilít agus an bailitheoir reatha, ag soláthar pointí imoibrithe iomadúla agus ag ligean do thaisceadh aonfhoirmeach litiam ar an gcomhéadan. Mar sin féin, nuair a sháraíonn garbh an dromchla 500 nm, is ar éigean a shroicheann na hiain litiam na pointí teagmhála teoranta ag bun eitseáilte an bhailitheora reatha de bharr an dromchla an-gharbháilte. Laghdaíonn sé seo deascadh litiam agus léiríonn sé feidhmíocht níos measa. Ní tharlaíonn an feiniméan seo i gcadhnraí leachtacha. Léiríonn sé seo go bhfuil difríocht shuntasach idir an idirghníomhaíocht idir an leictrilít soladach agus an bailitheoir reatha agus an leictrilít leachtach. Is gá iniúchadh breise a dhéanamh ar an meicníocht agus ar na saintréithe bunúsacha oibre sula bhféadfar dearadh an bhailitheora reatha den cheallraí uile-soladach saor ó leictreoid diúltach a dhéanamh.

Achoimre agus Outlook

Le teacht chun cinn LGPS le seoltacht ard ianach, tá méadú mór tagtha ar thaighde ar chadhnraí litiam-ian uile-soladach sulfíde. Ina measc, tá roghnú na n-ábhar anóid agus réiteach fadhbanna comhéadan ar cheann de na fócas taighde. Tá achoimre chuimsitheach déanta ag go leor scoláirí ar an dul chun cinn taighde ar chomhéadan leictrilít anóid litiam/sulfíde. Soláthraíonn an t-alt seo forbhreathnú córasach ar na hábhair anóid príomhshrutha do chadhnraí litiam uile-soladach-stáit bunaithe ar leictrilítí sulfíde, mar shampla litiam miotalach, cóimhiotail litiam, agus anóidí sileacain. Moladh an fhadhb comhéadan idir anóid litiam agus leictrilít sulfíde, agus rinneadh achoimre ar straitéisí coitianta chun airíonna an chomhéadain a fheabhsú. Faoi láthair, tá cadhnraí litiam-ian uile-stáit soladach fós i bhfad ó chur i bhfeidhm tráchtála agus tá easpa taighde teoiriciúil bunúsach agus tacaíocht theicniúil iomlán acu. Mar sin, ní mór aird a thabhairt ar na saincheisteanna seo a leanas fós i dtaighde amach anseo.

(1) Tá cumas stórála litiam den scoth agus feidhmíocht níos cobhsaí ag anóidí cóimhiotal litiam, agus léirigh siad acmhainneacht mhór maidir le fás dendrite anóid litiam agus gearrchiorcad a réiteach, dlús ardfhuinnimh a bhaint amach agus cadhnraí litiam uile-stáit cobhsaí cobhsaí fadtéarmach. I réimse na gcadhnraí uile-soladach-stáit, mar gheall ar shaintréithe teagmhála an chomhéadain soladach-soladach, is féidir an fhadhb a bhaineann le giniúint SEI arís agus arís eile de bharr imoibriú ábhair chóimhiotail agus leictrilítí leachtacha a réiteach. D'fhonn anóidí cóimhiotail a chur i bhfeidhm níos fearr, ní mór obair bhunúsach agus fheidhmeach a dhéanamh chun an tuiscint ar cheimic, leictreamaiceimic, airíonna meicniúla agus meicníocht oibre anóidí cóimhiotail i gcadhnraí soladach-stáit a mhéadú, ionas go bhfreastalófar ar an éileamh ar ard-. cumas, fadtéarmach cadhnraí soladach-stáit cobhsaí. .

(2) Is féidir le anóidí sileacain dlús fuinnimh cadhnraí litiam-ian uile-soladach a uasmhéadú. Mar sin féin, toisc go bhfuil seoltacht leictreonach íseal ag sileacain, cuirfidh gníomhairí seoltacha carbóin a úsáidtear go coitianta dlús le dianscaoileadh leictrilítí sulfíde. Is dúshlán mór don phróiseas ullmhúcháin anóid sileacain é paraiméadair chomhdhéanamh anóid sileacain a rialáil ionas nach ndéanann sé difear do chonair seoltaí an leictreoid ná go n-eascraíonn sé dianscaoileadh an leictrilít shuilfíd. Is bacainn theicniúil é freisin do thionsclaíocht ar scála mór anóidí sileacain i gcadhnraí soladstaide suilfíd.

(3) Ní mór aird a thabhairt freisin ar fhadhbanna cúlchistí beaga agus ardphraghas litiam miotalach in iarratais tráchtála iarbhír. Cé go bhfuil an anóid litiam miotalach tairbheach don phróiseas plating litiam, níl sé ina chomhpháirt riachtanach chun plating litiam imoibriú leictriceimiceach a bhaint amach. Tá coinníollacha úsáide miotail litiam thar a bheith dian, agus beidh rioscaí sábháilteachta ollmhóra ag baint le táirgeadh mais cadhnraí litiam. Dá bhrí sin, d'fhonn costais a laghdú, sábháilteacht a fheabhsú agus tráchtálú deiridh a bhaint amach, is treo taighde é forbairt cadhnraí litiam uile-stáit soladach gan anóidí litiam. Mar shampla, soláthraíonn an taighde ar leictreoid ilchodach Ag-C smaoineamh maith don chéad obair eile. Ina theannta sin, tá gá le tuilleadh taighde ar mheicníocht bhunúsach oibre agus ar shaintréithe na mbailitheoirí reatha chun na bailitheoirí reatha a réamhchóireáil ar bhealach spriocdhírithe chun cadhnraí ardfheidhmíochta uile-staid soladach a fháil gan leictreoidí diúltacha.

Tá bealach fada le dul fós ag forbairt ábhair leictreoid diúltacha i réimse na gcadhnraí uile-soladach-stáit. Le doimhniú an taighde, is cinnte go léireoidh cadhnraí uile-soladach-stáit atá bunaithe ar leictreoidí diúltacha ardfhuinnimh a gcuid buntáistí uathúla i réimse na gcadhnraí tánaisteacha.