Cad iad na hábhair atá i gceallraí ian litiam?

I measc na n-ábhar catóide den scoth tá ocsaídí litiam-miotail [cosúil le LiCoO ₂ , LiMn ₂ O ₄ , agus Li(NixMnyCoz)O ₂ ], ocsaídí vanadium, olivines (cosúil le LiFePO ₄ ), agus ocsaídí litiam in-athluchtaithe. ^11,12 Is iad ocsaídí sraithe ina bhfuil cóbalt agus nicil na hábhair is mó a ndéantar staidéar orthu le haghaidh cadhnraí litiam-ian.Léiríonn siad cobhsaíocht ard sa raon ardvoltais ach tá infhaighteacht theoranta ag cóbalt sa nádúr agus tá sé tocsaineach, rud is míbhuntáiste ollmhór do mhonarú mais.Cuireann Mangainéis ionadú ar chostas íseal le tairseach ard teirmeach agus cumais ráta den scoth ach iompar rothaíochta teoranta.Dá bhrí sin, is minic a úsáidtear meascáin cóbalt, nicil, agus mangainéise chun na hairíonna is fearr a chomhcheangal agus na míbhuntáistí a íoslaghdú.Tá cumas mór agus cinéitic den scoth ag ocsaídí vanadium.Mar sin féin, mar gheall ar chur isteach agus eastóscadh litiam, is gnách go n-éireoidh an t-ábhar éagruthach, rud a chuireann teorainn leis an iompar rothaíochta.Tá olivines neamhthocsaineach agus tá cumas measartha acu le céimnithe íseal mar gheall ar rothaíocht, ach tá a seoltacht íseal.Tugadh isteach modhanna sciath an ábhair a dhéanann suas an seoltacht lag, ach cuireann sé roinnt costais phróiseála leis an gceallraí.

Ábhair Anóid

Is éard atá in ábhair anóide ná litiam, graifít, ábhair litiam-chóimhiotalacha, intermetallics, nó sileacain. ¹¹ Is cosúil gurb é litiam an t-ábhar is dírí ar aghaidh ach léiríonn sé fadhbanna le hiompar rothaíochta agus fás dendritic, rud a chruthaíonn ciorcaid ghearr.Is iad anóidí carbónúla an t-ábhar anodic is mó a úsáidtear mar gheall ar a gcostas íseal agus a n-infhaighteacht.Mar sin féin, tá an cumas teoiriciúil (372 mAh/g) lag i gcomparáid le dlús luchtaithe litiam (3,862 mAh/g).Rinne roinnt iarrachtaí le cineálacha graifíte núíosacha agus nanaifeadáin charbóin iarracht an cumas a mhéadú ach tháinig siad le praghas na gcostas próiseála arda.Tá cumas ard ag anóidí cóimhiotail agus comhdhúile intermetallic ach freisin léiríonn siad athrú suntasach toirte, rud a fhágann droch-iompar rothaíochta.Tá iarrachtaí déanta chun an t-athrú toirte a shárú trí úsáid a bhaint as ábhair nanocrystalline agus trí chéim an chóimhiotail (le Al, Bi, Mg, Sb, Sn, Zn, agus daoine eile) a bheith i maitrís cobhsaíochta neamh-alloying (le Co, Cu, Fe, nó ni).Tá toilleadh an-ard de 4,199 mAh/g ag sileacain, a fhreagraíonn do chomhdhéanamh Si ₅ Li ₂₂ .Mar sin féin, tá iompar rothaíochta lag, agus níor thuigtear go fóill go bhfuil an toilleadh laghdaithe.

Leictrilítí

Ní mór leictrilít láidir a bheith ag ceallraí sábháilte agus fada buan a fhéadfaidh an voltas agus an teocht ard atá ann cheana féin a sheasamh agus a bhfuil seilfré fada aige agus ard-soghluaisteacht á thairiscint d'ian litiam.I measc na gcineálacha tá leictrilítí leachtacha, polaiméire agus soladstaide. ¹¹ Is leictrilítí orgánacha den chuid is mó iad leictrilítí leachtacha, leictrilítí bunaithe ar thuaslagóirí ina bhfuil LiBC ₄ O ₈ (LiBOB), LiPF ₆ , Li[PF ₃ (c ₂ F ₅ ) ₃ ], nó a leithéid.Is í an chomaoin is tábhachtaí ná a n-adhainteacht;tá fiuchphointe íseal ag na tuaslagóirí is fearr agus tá splancphointí timpeall 30°C acu.Dá bhrí sin, tá contúirt ag baint le aeráil nó le pléascadh na cille agus ina dhiaidh sin an ceallraí.Is féidir le dianscaoileadh leictreailíte agus frithghníomhartha taobh an-eisiteirmeacha i gcadhnraí litiam-ian éifeacht a chruthú ar a dtugtar "rith teirmeach".Mar sin, is minic go mbíonn comhbhabhtáil idir inadhainteacht agus feidhmíocht leictriceimiceach i gceist le roghnú leictrilít.

Tá meicníochtaí múchta teirmeach tógtha isteach ag deighilteoirí, agus cuirtear córais bhainistíochta teirmeacha sofaisticiúla breise leis na modúil agus na pacáistí ceallraí.Tá leachtanna ianach faoi bhreithniú mar gheall ar a gcobhsaíocht theirmeach ach tá míbhuntáistí móra acu, mar shampla tuaslagadh litiam as an anóid.

Is polaiméirí seoltacha ianacha iad leictrilítí polaiméire.Is minic a mheasctar iad i gcomhchodanna le nanacháithníní ceirmeacha, rud a fhágann go mbíonn seoltachtaí níos airde agus friotaíocht le voltais níos airde.Ina theannta sin, mar gheall ar a n-iompar ard slaodachta agus gar-soladach, d'fhéadfadh leictrilítí polaiméire bac a chur ar dendrites litiam ó fhás. ¹³ agus mar sin d'fhéadfaí é a úsáid le anóidí miotail litiam.

Is criostail seoltacha litiam-ian agus gloiní ceirmeacha iad leictrilítí soladacha.Léiríonn siad feidhmíocht íseal-teocht an-lag toisc go laghdaítear soghluaisteacht litiam sa soladach go mór ag teocht íseal.Ina theannta sin, teastaíonn coinníollacha speisialta sil-leaganacha agus cóireálacha teochta leictrilítí soladacha chun iompar inghlactha a fháil, rud a fhágann go bhfuil siad thar a bheith costasach in úsáid, cé go gcuireann siad deireadh leis an ngá atá le deighilteoirí agus an baol a bhaineann le rith teirmeach.

Deighilteoirí

Soláthraíonn P. Arora agus Z. Zhang athbhreithniú maith ar ábhair agus ar riachtanais deighilteoirí. ¹⁴ Mar a thugann a ainm le tuiscint, scarann ​​an deighilteoir ceallraí an dá leictreoid go fisiciúil óna chéile, rud a sheachaint ciorcad gearr.I gcás leictrilít leachtach, is ábhar cúr é an deighilteoir atá sáithithe leis an leictrilít agus é a shealbhú i bhfeidhm.Caithfidh sé a bheith ina inslitheoir leictreonach agus ag an am céanna tá friotaíocht íosta leictrilít, cobhsaíocht mheicniúil uasta, agus friotaíocht ceimiceach le díghrádú sa timpeallacht an-ghníomhach leictriceimiceach.Ina theannta sin, is minic a bhíonn gné sábháilteachta ag an deighilteoir, ar a dtugtar "múchadh teirmeach;"ag teochtaí ardaithe, leáíonn sé nó dúnann sé a phiocháin chun an t-iompar litiam-ian a dhúnadh gan a chobhsaíocht mheicniúil a chailliúint.Déantar deighilteoirí a shintéisiú i leatháin agus iad a chóimeáil leis na leictreoidí nó a thaisceadh ar leictreoid amháin in situ.Go costasach, is é an dara ceann an modh is fearr ach cruthaíonn sé roinnt fadhbanna eile sintéise, láimhseála agus meicniúla.Ní mór aon deighilteoir leictrilítí soladach-stáit agus roinnt leictrilítí polaiméire.