Táthar ag súil go gcuirfidh cadhnraí uile-sholad-bhunaithe sulfair ionad cadhnraí litiam-ian reatha mar gheall ar a bhfeidhmíocht sábháilteachta níos fearr. Mar sin féin, sa phróiseas ullmhúcháin de sciodar ceallraí uile-sholad-stáit, tá polaraíocht neamh-chomhoiriúnach i measc leictrilít tuaslagóra, ceanglóra agus suilfíde, mar sin níl aon bhealach ann táirgeadh ar mhórscála a bhaint amach faoi láthair. Faoi láthair, déantar an taighde ar cheallraí uile-sholad-stáit den chuid is mó ar scála na saotharlainne, agus tá méid na ceallraí réasúnta beag. Tá táirgeadh mórscála ceallraí uile-sholadaigh fós i dtreo an phróisis táirgthe atá ann, is é sin, ullmhaítear an tsubstaint ghníomhach i sciodar agus ansin brataithe agus triomaithe, a bhféadfadh costas níos ísle agus éifeachtúlacht níos airde a bheith léi.

amháin

Deacrachtaí le sárú

Dá bhrí sin, tá sé deacair ceanglóir agus tuaslagóir polaiméir oiriúnach a fháil chun tacú leis an tuaslagán leachtach. Is féidir an chuid is mó de leictrilítí soladacha atá bunaithe ar shulfar a thuaslagadh i dtuaslagóirí polacha, mar an NMP a úsáidimid faoi láthair. Mar sin ní féidir rogha an tuaslagóra a chlaonadh ach polaraíocht neamh-pholar nó réasúnta lag an tuaslagóra, rud a chiallaíonn go bhfuil an rogha ceanglóra cúng dá réir – ní féidir an chuid is mó de ghrúpaí feidhmiúla polacha an pholaiméir a úsáid!

Ní hé seo an fhadhb is measa. Maidir le polaraíocht, beidh bannaí laghdaithe idir comhiomláin agus substaintí gníomhacha agus leictrilítí mar thoradh ar cheangail atá réasúnta comhoiriúnach le tuaslagóirí agus leictrilítí sulfíde, rud a fhágfaidh go mbeidh impedance leictreoid mhór agus lobhadh acmhainne gasta ann, rud a dhéanfaidh dochar do fheidhmíocht ceallraí.

D’fhonn na ceanglais thuas a chomhlíonadh, is féidir na trí phríomhshubstaint (ceanglóra, tuaslagóir, leictrilít) a roghnú, gan ach tuaslagóirí polacha neamhpholacha nó lag, mar shampla parailéin (P) xilene, tolúéin, n-heicseán, anisole, srl. ,. .

dhá

Polar in situ – scéim tiontaithe neamhpholar

Sa pháipéar seo, tugtar isteach cineál nua ceanglóra, ar féidir leis polaraíocht an leictreoid a athrú le linn meaisínithe trí cheimic cosanta-dí-chosanta. Déantar grúpaí feidhmiúla polacha an cheanglóra seo a chosaint ag grúpaí feidhmiúla neamh-polacha trí-bhúitile, ag cinntiú gur féidir an ceanglóra a mheaitseáil leis an leictrilít sulfíde (sa chás seo LPSCl) le linn an ghreamú leictreoid a ullmhú. Ansin tríd an gcóireáil teasa, eadhon próiseas triomú an leictreoid, is féidir scoilt theirmeach a dhéanamh ar ghrúpa feidhme tert-búitileach an ceanglóra polaiméir, chun cuspóir na cosanta a bhaint amach, agus an ceanglóra polarach a fháil sa deireadh. Féach Fíor A.

An pictiúr

Roghnaíodh BR (rubar bútaidhé-eolaíochta) mar cheanglóir polaiméir do cheallraí uile-sholad sulfíde trí chomparáid a dhéanamh idir airíonna meicniúla agus leictriceimiceacha an leictreoid. Chomh maith le hairíonna meicniúla agus leictriceimiceacha cadhnraí uile-sholad-stáit a fheabhsú, osclaíonn an taighde seo cur chuige nua maidir le dearadh ceanglóra polaiméire, ar cur chuige cosanta-dí-chosanta-cheimiceach é chun leictreoidí a choinneáil sa riocht iomchuí agus inmhianaithe ag céimeanna éagsúla de mhonarú leictreoid.

Ansin, roghnaíodh polytert-butylacrylate (TBA) agus a bloc copolymer, polytert-butylacrylate – b-poly 1, 4-butadiene (TBA-B-BR), a bhfuil a ngrúpaí feidhmiúla aigéad carbocsaileach faoi chosaint ag grúpa T-búitile thermolyzed. an turgnamh. Déanta na fírinne, is é TBA réamhtheachtaí PAA, a úsáidtear go coitianta i gcadhnraí ian litiam reatha, ach nach féidir a úsáid i gcadhnraí litiam uile-sholadacha atá bunaithe ar shuilfíd mar gheall ar a neamhoiriúnú polaraíocht. Is féidir le polaraíocht láidir PAA freagairt go foréigneach le leictrilítí sulfíde, ach leis an ngrúpa feidhmiúil aigéad carbocsaileach cosanta de T-búitile, is féidir polaraíocht PAA a laghdú, rud a ligeann dó tuaslagtha i dtuaslagóirí polacha neamhpholacha nó lag. Tar éis cóireála teasa, déantar an grúpa eistir t-búitile a dhianscaoileadh chun iseabúitéin a scaoileadh, agus cruthaítear aigéad carbocsaileach mar thoradh air, mar a thaispeántar i bhFíor B. Tá táirgí an dá pholaiméir atá díothaithe léirithe ag TBA (díothaithe) agus (díothaithe) TBA- B-BR.

An pictiúr

Faoi dheireadh, is féidir leis an gceanglóir cosúil le paA banna go maith le NCM, agus tarlaíonn an próiseas iomlán in situ. Tuigtear gurb é seo an chéad uair a úsáideadh scéim tiontaithe polaraíocht in situ i gceallraí litiam uile-sholad-stáit.

Maidir le teocht na cóireála teasa, níor breathnaíodh aon chaillteanas mais follasach ag 120 ℃, agus cailleadh an mhais chomhfhreagrach de ghrúpa búitile tar éis 15h ag 160 ℃. Tugann sé seo le fios go bhfuil teocht áirithe ann ar féidir búitile a bhaint (sa táirgeadh iarbhír, tá an t-am teochta seo ró-fhada, cibé an bhfuil teocht nó riocht níos oiriúnaí ann chun an éifeachtúlacht táirgeachta a fheabhsú tuilleadh taighde agus plé). Léirigh torthaí Ft-ir na n-ábhar roimh agus tar éis díothachta nár chuir leictrilít sholadach isteach ar an bpróiseas díothachta. Rinneadh an scannán greamaitheach leis an ghreamaitheach roimh agus tar éis díothachta, agus léirigh an toradh go raibh greamaitheacht níos láidre ag an ngreamaitheach tar éis díothachta leis an mbailitheoir sreabhach. D’fhonn comhoiriúnacht an ceanglóra agus an leictrilít a thástáil roimh dhíothacht agus ina dhiaidh sin, rinneadh anailís XRD agus Raman, agus léirigh na torthaí go raibh comhoiriúnacht mhaith ag an leictrilít sholadach LPSCl leis an gceanglóir a ndearnadh tástáil air.

Ar aghaidh, déan ceallraí uile-sholadach-stáit agus féach conas a fheidhmíonn sé. Ag baint úsáide as NCM711 74.5% / LPSCL21.5% / SP2% / ceanglóra 2%, taispeánann neart stiall an bhileog cuaille gurb é an neart stiall is mó nuair a úsáidtear ceanglóra tBA-B-BR (mar a thaispeántar i bhFíor 1). Idir an dá linn, tá tionchar ag an am stripping freisin ar an neart stripping. Tá an bhileog leictreoid TBA díothaithe sobhriste agus furasta a bhriseadh, agus mar sin roghnaítear TBA-B-BR le solúbthacht mhaith agus neart ard craiceann mar an príomhcheanglóir chun feidhmíocht na ceallraí a thástáil.

Fíor 1. Neart craiceann le ceangail éagsúla

Tá an ceanglóra féin inslithe ianach. D’fhonn staidéar a dhéanamh ar éifeacht bhreiseán ceanglóra ar sheoltacht ianach, rinneadh dhá ghrúpa turgnamh, grúpa amháin ina raibh 97.5% leictrilít + 2.5% ceanglóra agus an grúpa eile nach raibh aon cheanglóir ann. Fuarthas amach go raibh an seoltacht ianach gan ceanglóra 4.8 × 10-3 SCM-1, agus bhí an seoltacht le ceanglóra 10-3 ord méide freisin. Cruthaíodh cobhsaíocht leictriceimiceach TBA-B-BR le tástáil CV.

trí

Leath ceallraí agus feidhmíocht iomlán ceallraí

Taispeánann go leor tástálacha comparáideacha go bhfuil greamaitheacht níos fearr ag an gceanglóir díothaithe agus nach bhfuil aon éifeacht aige ar imirce ian litiam. Ag baint úsáide as ceanglóra dhifriúla a dhéantar leathchillín chun na hairíonna leictriceimiceacha a thástáil, leathchill turgnamhach éagsúla faoi seach trí mheascadh le ceanglóra an dearfach, gan aon cheangal den leictrilít sholadach agus Li – I leictreoid turgnaimh aon fhachtóra, nach bhfuil measctha le ceanglóra Sa leictrilít sholadach, a chruthú go bhfuil an tionchar difriúil ar an gceanglóir anóid. Taispeántar a thorthaí feidhmíochta leictriceimiceach san fhigiúr thíos:

An pictiúr

San fhigiúr thuas: a. is é feidhmíocht timthriall leathchille na gceanglóirí difriúla nuair is é dlús an dromchla dearfach 8mg / cm2, agus is é B feidhmíocht timthriall leathchille na gceanglóirí difriúla nuair is é dlús an dromchla dearfach 16mg / cm2. Is féidir a fheiceáil ó na torthaí thuas go bhfuil feidhmíocht timthriall ceallraí i bhfad níos fearr ag TBA-B-BR (díothaithe) ná ceangailí eile, agus déantar comparáid idir an léaráid rothaíochta agus an léaráid neart craiceann, a thaispeánann go n-imríonn airíonna meicniúla na gcuaillí ról tábhachtach i bhfeidhmíocht feidhmíochta rothaíochta.

An pictiúr

Taispeánann an figiúr ar chlé an EIS de leathchill NCM711 / Li-IN roimh an timthriall, agus taispeánann an figiúr ceart an EIS de leathchill gan an timthriall de 0.1c ar feadh 50 seachtain. EIS leathchill ag baint úsáide as ceanglóra (díothaithe) TBA-B-BR agus BR faoi seach. Is féidir é a thabhairt i gcrích ón léaráid EIS mar seo a leanas:

1. Is cuma cé mhéad timthriall, tá ciseal leictrilít OCG gach ceallraí thart ar 10 ω cm2, rud a léiríonn friotaíocht toirt dhílis leictrilít LPSCl 2. Mhéadaigh an impedance aistrithe muirir (RCT) le linn an timthrialla, ach MÉADÚ RCT ag baint úsáide as Bhí ceanglóra BR i bhfad níos airde ná sin ag úsáid ceanglóra tBA-B-BR. Is féidir a fheiceáil nach raibh an nascáil idir substaintí gníomhacha a úsáideann ceanglóra BR an-láidir, agus bhí scaoilte sa timthriall.

An pictiúr

Úsáideadh SEM chun trasghearradh slisní cuaille a urramú i stáit éagsúla, agus taispeántar na torthaí san fhigiúr thuas: a. Tba-b-br roimh chúrsaíocht (díothacht); B. roimh chúrsaíocht BR; C. TBA-B-BR tar éis 25 seachtaine (díothacht); D. tar éis 25 seachtaine BR;

Rothaíocht sular féidir gach leictreoid a bhreathnú go dlúth i dteagmháil le cáithníní gníomhacha, ní fheiceann siad ach poill bheaga, ach tar éis timthriall 25 seachtaine, is féidir leo an t-athrú follasach a fheiceáil, a úsáidtear i gcomhlaigh c (éirí de thalamh) – b – gníomhaíocht dhearfach an chuid is mó de na cáithníní BR nó gan aon scoilteanna, agus trí úsáid a bhaint as gníomhaíocht leictreoid na gcáithníní ceanglóra BR tá a lán scoilteanna sa lár. Mar a thaispeántar i limistéar buí D, ina theannta sin, tá cáithníní leictrilít agus NCM scartha níos tromchúisí, ar cúiseanna tábhachtacha iad le ceallraí tanú feidhmíochta.

An pictiúr

Ar deireadh, déantar feidhmíocht na ceallraí iomláine a fhíorú. Is féidir leis an leictreoid dhearfach NCM711 / graifít leictreoid dhiúltach 153mAh / g a bhaint amach sa chéad timthriall agus 85.5% a choinneáil tar éis 45 timthriall.

ceithre

Achoimre ghairid

Mar fhocal scoir, i gcadhnraí litiam uile-sholad-stáit, is iad teagmháil sholadach idir substaintí gníomhacha, airíonna meicniúla arda agus cobhsaíocht comhéadain an ceann is tábhachtaí chun ardfheidhmíocht leictriceimiceach a fháil.