Ka tshepedišo ya go tjhaja yadibetri tša lithium-ion, sedirišwa sa eleketorode ye mpe se kgatha tema ye bohlokwa go rwala di-ion tša lithium le dielektherone, gomme se bohlokwa bakeng sa polokelo ya maatla le go lokollwa. Go tšwa go pono ya ditshenyagalelo, didirišwa tše di tšea 5% go ya go 15% ya palomoka ya ditshenyagalelo tša tšweletšo ya dibetri gomme di tšewa bjalo ka ye nngwe ya didirišwa tše tala tše bohlokwa tše di sa nyakegego tša tšweletšo ya betri ya lithium-ion. Go swana le sedirišwa sa eleketorode ye botse, sedirišwa sa eleketorode ye mpe se kgatha tema ye bohlokwa kudu go tšwetša pele tšwelopele ya theknolotši ya betri ya lithium-ion. Nywageng ya morago bjale, ka nyakego ye e oketšegago ya tshepedišo ye e kaonafetšego ya betri-ka go lebanya, go phegelela segokanyipalo sa maatla a godimo, segokanyipalo sa maatla, le go tsepama le polokego ye kaone ya modikologo-banyakišiši ba hlokometše kudu didirišwa tša eleketorode tše mpe, e lego ye nngwe ya dikarolo tša motheo tša lithium-ion
dibetri dibetri. Thepa e loketseng mpe eleketrode lokela ho rua litšobotsi tse latelang:
(1) Bobebe, amohela Li e ngata kamoo ho ka khonehang ho optimize bokgoni itseng.
(2) Tlaase redox bokgoni bakeng sa lithium ion kenya le go ntšhwa dikarabelo, e leng thusa ho finyella e phahameng leshala dipholo tsa gagamalo.
(3) Good elektronike le ionic conductivity.
(4) Ga e qhibidige ka gare ga disolvent tša electrolyte gomme ga e arabele le matswai a lithium. (5) Botsitso babatsehang lik'hemik'hale ka mor'a tjhaja le lokolla, phahameng polokeho tshebetso le potoloho bophelo, le tlaase ho intša - lokolloa sekhahla.
(6) Methopo e sa bitšego kudu, e mentši e bile ga e senye tikologo.
Didirišwa tša anode di ka arolwa ka magoro a mabedi a magolo go ya ka sebopego sa tšona sa dikhemikhale: didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone-le didirišwa tšeo di sa theilwego godimo ga khapone-. Didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone- di ka arolwa gape ka didirišwa tša khapone ya grafite le didirišwa tša khapone tša go hloka sebopego. Didirišwa tšeo e sego -khapone-thehiloeng di akaretša silicon-thehiloeng, thaethaniamo-thehiloeng, le di-oxide tse fapa-fapaneng tšepe. Ga bjale, didirišwa tša anode tšeo di šomišwago kudu mmarakeng di akaretša kudu mehuta ye meraro: didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone-, lithium titanate (LiTisOi2), le didirišwa tša motswako wa khapone tšeo di akaretšago silicon. Didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone- di ka arolwa gape ka graphite (graphite ya tlhago le ya maitirelo), khapone ye boleta, le khapone ye thata. Gare ga magoro a, graphite ya maitirelo e swere karolo ye kgolo ya mmaraka.
Didirišwa tša anode tše di tsentšwego gare
didirišwa tša khapone
Ka tlhabollong ya dibetri tša lithium-ion, boitlhamelo bja go šomiša didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone-go tšea legato la lithium ya tšhipi bjalo ka anode e swaya kgatelopele ye kgolo ka theknolotšing ye. Go fihla ga bjale, ga go mohuta o mongwe wa sedirišwa sa anode seo se ka swanago le ditshenyagalelo tša sona-go šoma gabotse le tshepedišo; ka fao, go letetšwe gore didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone- di tla dula e le kgetho ya mathomo ya dikgopelo tša kgwebo tša tekanyo ye kgolo-ka nako ye e tseneletšego. Go ya ka tekanyo ya graphitization, didirišwa tše di theilwego godimo ga khapone- tšeo di šomišwago bjalo ka di-anode di ka arolwa ka magoro a mararo: graphite, khapone ye boleta, le khapone ye thata. Didirišwa tša khapone tšeo e sego -graphite ka moka di bontšha tshekamelo ya go fetoga go ba graphite nakong ya tshepedišo ya themperetšha ya godimo;{10}}; le ge go le bjalo, dilo tše dingwe di na le tshekamelo ye kgolo ya phetogo ye gomme di hlalošwa bjalo ka khapone ye boleta; mola tšeo go lego thata go di phetha tshepedišo di bitšwa khapone ye thata. Ka tlwaelo, khapone ye boleta e ka hwetšwa go tšwa go didirišwa tše tala tša go swana le sekontiri sa malahla goba segalo sa peteroleamo; ka go fapana, khapone ye thata e hlangwa kudu go tšwa go dikarolo tša go swana le phenolic resin goba sucrose. Ga bjale, e nngwe ya ditaba tšeo di ithutilwego kudu lefapheng la khapone e boleta ke di- microsphere tša khapone ya mesophase. Bobedi didirišwa tša khapone tša graphitic le tšeo e sego -graphitic di na le mehola le go se loke ga tšona ge di šomišwa bjalo ka dielektrode tše mpe ka dibetri tša lithium-ion. Go ya ka se, banyakišiši gantši ba šomiša dikarolwana tše di fapafapanego tša ka fasana go fetoša le go fetoša bokagodimo bja didirišwa tše tša khapone e le gore ba kaonafatše tshepedišo ya tšona.
Graphite, bjalo ka sedirišwa sa legato (Setshwantšho 5-8), e na le sebopego sa ka gare seo se bopilwego ka tlhako ya khutlotshela ya diathomo tšeo di rulagantšwego ka seemo sa motswako wa sp2, se atološwa ka ditekanyo tše pedi. Ka gare ga legato le lengwe le le lengwe, diathomo tša khapone di bopa sebopego sa keriti sa khutlotshela ye e tiilego ka sekgala sa athomo ya khapone-khapone sa 0.142 nm le maatla a kgokagano a 345 kJ/mol, di bontšha go tsepama mo go tiilego kudu. Ka go fapana, diathomo tša khapone magareng ga dillaga tše di fapanego di kgokagantšwe ke maatla a go fokola a van der Waals, ka maatla a tirišano a 16.7 kJ/mol fela, ao a sepelelanago le sekgoba sa magareng ga diplanar se se lekantšwego sa 0.3354 nm. Di-ion tša lithium di ka feta go tsenywa le go ntšhwa mo go ka bušetšwago morago magareng ga dillaga tše tshela tša khapone tša graphite, tša bopa metswako ya LiC6 go boloka lithium. Nakong ya tshepedišo ye, sekgoba sa magareng ga legato se fetoga kudu; bakeng sa LiC6, boleng bjo bo fetoga 0.37 nm, ka go realo bo fihlelela bokgoni bjo bo itšego bja palomoka bja teori bja 372 mA·h/g. Go feta moo, go swara ga graphite mo gobotse kudu go nolofatša go huduga ka lebelo ga dielektherone ka gare ga selo seo. Le ge go le bjalo, ge e šomišwa bjalo ka sedirišwa sa eleketorode ye mpe, graphite e tšweletša gape mafokodi a mangwe: selete sa yona sa gagamalo sa go tsenywa/go ntšha lithium ye e lego fase kudu e ka lebiša go kgolo ya di-dendrite tša lithium nakong ya go tjhaja goba go ntšha. Gatee-tee ge di- dendrite tše di tsene ka gare ga sedirišwa sa go aroganya dibetri, di ka baka dipotologo tše kopana tša ka gare, tšeo di ka lebišago mellong goba gaešita le go thuthupeng, e lego seo se beago tšhireletšego ya betri kotsing.
Seswantšho 5-8 Seswantšho sa sekema sa sebopego sa lera la graphite
Graphite e arotšwe kudu ka magoro a mabedi: graphite ya tlhago le graphite ya maitirelo. Graphite ya tlhago, yeo e khutsofaditšwego bjalo ka NG (graphite ya tlhago), e šupa sedirišwa sa khapone sa godimo-se se ntšhitšwego tlhagong gomme sa hwetšwa ka tshepedišo ye bonolo. E na le dibopego tše pedi tše di fapanego tša sebopego sa kristale ya lera: ya khutlotshela le ya rhombic. Thepa ena ha e feela e ngata ka dipolokelo, empa hape tlaase ka ditjeo le tikoloho botsoalle. Le ge go le bjalo, ka dikgopelong tša betri ya lithium-ion, ka lebaka la kabo ye e sa lekalekanego ya mošomo wa godimo le bogolo bjo bogolo bja mabele bja dikarolwana tša phofo ya tlhago ya graphite, sebopego sa yona sa kristale ya godimo se senyega gabonolo nakong ya didikologa tša go ntšha tefo-, gomme seo se lebiša go khupetšo ya filimi ya SEI ye e sa lekalekanego le go ama bokgoni bja mathomo bja coulombic bja betri le tshepedišo ya seelo. Go fenya ditlhohlo tše, banyakišiši ba hlamile mekgwa e fapa-fapanego ya go kaonefatša dithoto tša graphite ya tlhago, e bjalo ka spheroidization, kalafo ya bokagodimo bja oxidation, fluorination le go tlotša khapone ya godimo, ka maikemišetšo a go dira gore dimelo tša yona tša bokagodimo le microstructure e šome gabotse.
Graphite ya maitirelo e ka tšweletšwa ka graphitization ya themperetšha ya godimo ya didirišwa tša khapone tšeo di graphitized gabonolo. Mohuta wo wa sedirišwa o šomišwa kudu bjalo ka sedirišwa sa anode ka dibetri tša lithium-ion. Ge e bapetšwa le graphite ya tlhago, graphite ya maitirelo e bontšha mehola ye megolo go ya ka bophelo bjo botelele bja modikologo, bokgoni bja polokelo ya themperetšha ya godimo-, le tshepedišo ya seelo sa godimo-, e lego seo se e dirago gore e be ye nngwe ya didirišwa tša anode tše di kgethilwego tša dibetri tša lithium-ion tšeo di šomišwago ka dikoloing tše mpsha tša maatla ka China. Ka lebaka la bokgoni bja yona bjo bogolo bjo bo itšego le ditshenyagalelo tša fase kudu, graphite ya maitirelo le yona e šomišwa kudu ka dibetri tša maatla le ditšweletšwa tša elektroniki tša bareki tša magareng-go ya go{9}}godimo-mafelelo. Dipalopalo di bontšha gore ka 2021, graphite ya maitirelo e be e tšea 84% ya dithomelo ka moka tša didirišwa tša anode.
Didirišwa tša khapone tšeo e sego -graphite di arotšwe kudu ka magoro a mabedi: khapone ye thata le khapone ye boleta. Khapone ye thata e šupa mohuta wa sedirišwa sa khapone seo go lego thata go se fetoša go ba sebopego sa graphite le ge e le dithemperetšheng tše di phagamego kudu (ka godimo ga 2800℃). Didirišwa tše gantši di hwetšwa ka go pyrolyzing dipolymer tše itšego. Ka go lebanya, methopo ye e tlwaelegilego ya khapone ye thata e akaretša dikhapone tša resin tše di fapanego (go swana le di-resin tša phenolic, resin ya bjala ya polyfurfuryl PFA-C, le di-resin tša epoxy), khapone yeo e bopilwego ke pyrolysis ya dipolymer tše itšego (go swana le bjala bja polyvinyl (PVA), polyvinylidene fluoride (PVDF), le polyacrylonitrile (PAN), le ditšweletšwa tša khapone ye ntsho go swana le acetylene black). Nakong ya tshepedišo ya go lokišetša, palo ye kgolo ya diphošo tša lattice di bopša ka gare ga khapone ye thata, yeo e dumelelago di-ion tša lithium e sego fela go tsena magareng ga magato a khapone eupša gape le go tlatša dilete tše tša diphošo, ka go realo di fa di-anode tše di dirilwego ka sedirišwa se bokgoni bjo bo itšego bjo bo phagamego (gare ga 350 le 500 mA·b/g), yeo e holago kudu go kaonafatša bokgoni bja kakaretšo bja dibetri tša lithium-ion. Le ge go le bjalo, diphošo tša lattice tše di boletšwego ka mo godimo gape di lebiša go bokgoni bja fase bja mathomo bja coulombic le go se tsepame ga modikologo mo go fokolago ge khapone ye thata e šomišwa bjalo ka sedirišwa sa anode. Go fihla ga bjale, ka lebaka la mathata a, khapone ye thata ga se ya šomišwa kudu ka dibetri tša lithium-ion tšeo di tšweleditšwego ka kgwebo, gomme go sa na le mapheko a mangwe pele e ka šomišwa ka tekanyo ye kgolo.
Khapone ye boleta e šupa didirišwa tša khapone tša go hloka sebopego tšeo di graphitize gabonolo ka fase ga maemo a themperetšha ya godimo - (ka godimo ga 2800℃). Didirišwa tše di akaretša pitch, needle coke, peterole coke le ditlhale tša khapone. Ka lebaka la maemo a fase a graphitization ka khapone ye boleta, sebopego sa yona se na le diphošo tše ntši, e e dumelela go amogela ka go bušetša morago di-ion tše ntši tša lithium; ka nako e swanago, sekgoba se segolo sa magareng ga legato se kgothaletša go tsenelela ga electrolyte. Ka fao, go ya ka dimelo tše, didirišwa tša khapone ye boleta di bontšha bokgoni bjo bo phagamego nakong ya go tšhollwa ga mathomo. Lega go le bjalo, ka mo go nepagetšego ka baka la go se tsepame ga yona ga sebopego, bokgoni bja yona bjo bo sa fetogego le bjona bo phagame kudu. Go feta fao, go se laolege ga sebopego sa ka gare sa khapone ye boleta go lebiša go dikabo tša maatla tše di fapanego tša mafelo a mafolofolo a lithium-ion, go feletša ka go hloka selete sa gagamalo ye e hlalošitšwego nakong ya tefo le go tšhollwa, yeo e lekanyetšago dikgopelo tša yona tše di šomago.
Thaethaniamo dioksaete
Titanium dioxide (TiO2) e bontšha bokgoni bjo bogolo bjalo ka sedirišwa sa eleketorode ye mpe ya dibetri tša lithium-ion, e sego fela ka lebaka la kgonagalo ya yona ya tšweletšo ya tekanyo ye kgolo le theko ya fase, eupša gape le ka lebaka la gore e bontšha polokego ye botse kudu le go tsepama ka gagamalo ya go šoma ya 1.5V (ge e bapetšwa le Li/Li). Go tlaleletša, TiO2 e na le lelokelelo la dithoto tše di makatšago: mošomo wa godimo wa dikhemikhale tša mohlagase, maatla a maatla a go oketša oksitšene, go tsepama mo go botse ga dikhemikhale, methopo ye mentši ya tlhago le dibopego tše di fapanego tša kristale.
Mehola ye ka kakaretšo e dira gore TiO2 e be e nngwe ya dikgetho tše di loketšego tša didirišwa tša eleketorode tše mpe bakeng sa dibetri tša lithium-ion (kudu-kudu tšhemong ya dikoloi tša mohlagase tša motswako).
Ka kgopolo, boima bjo bongwe le bjo bongwe bja yuniti ya TiO2 bo ka boloka ion e tee ya lithium, yeo e sepelelanago le bokgoni bja 330 mA·h/g, bjo bo nyakilego bo feta gabedi bokgoni bja teori bja LiTiO2. Le ge go le bjalo, ka tirišo, go hweditšwe gore go fihlelela bokgoni bjo bja teori bja palomoka ya polokelo ya lithium go thata kudu. Mabaka a mantši a tutuetša go tsenywa ga ion ya lithium le bokgoni bja go ntšha ka gare ga thaethaniamo dioxide, go akaretšwa eupša e sego fela go kristale ya sedirišwa, bogolo bja dikarolwana, dimelo tša sebopego sa ka gare le lefelo le le itšego la bokagodimo. Go bohlokwa go lemoga gore TiO2 e gona ka dikgato tše di fapanego tša kristale, yeo e tsebjago kudu-e le mehuta ya rutile le anatase ka tshepedišong ya kristale ya tetragonal, le mohuta wa brookite ka tshepedišong ya kristale ya orthorhombic.