در سال های اخیر، با رشد سریع تقاضا برای نیروی باتری، بلکه به افزایش سریع قیمت مواد اولیه بالادست، به خصوص لی، Ni، Co و دیگر مواد خام در سال 2017، قیمت را دیده اند، افزایش شدید منجر شد، تا حد زیادی کاهش باتری لیتیوم یون حاشیه سود، هزینه های باتری لیتیوم یون تبدیل شده است در سال های اخیر بیشتر کاهش می یابد، متوقف میشود. به منظور کاهش هزینه تولید باتری های لیتیوم یون، باتری از جمله یون جدید K، باتری یون سدیم، یک باتری کم هزینه به سرعت توسعه داده شده است، یک ماده الکترود مثبت شود، الکترولیت پیشرفت های بزرگ، اما به دلیل K + و Na + شعاع یونی ساخته اند نسبتا بزرگ است، پس از آن در انتخاب کشیده برای وارد کردن یک ماده الکترود منفی، مانع از توسعه و استفاده از باتری کم هزینه است. به منظور حل کربن سخت و دیگر مواد سنتی تعبیه K، Na از یون تحتانی در مشکلات عملکرد، شهر پکن JIAXIN ژنگ و همکاران باتری یون پتاسیم سنتی، باتری با بهینه سازی فرمولاسیون، برای رسیدن به باتری مثبت و منفی انواع مختلف واکنش عبارتند از: K + است که الکترود مثبت هنوز درج و استخراج، اما گرافیت مواد الکترود منفی لی + درج و استخراج، به طوری که نه تنها به حساب باتری یون K را هزینه ها، بلکه به حساب عملکرد بالا در باتری لیتیوم یون است.
ما می دانیم که باتری لیتیوم یون واقعا در واکنش الکتروشیمیایی از سه قسمت اصلی درگیر: الکترود مثبت، یک الکترود منفی و یک الکترولیت باتری لیتیوم یون، دو واکنش به طور همزمان رخ می دهد وجود دارد: 1) الکترود مثبت لی + پرولاپس، به الکترولیت ؛ 2) لی + در الکترولیت به الکترود منفی تعبیه شده باید توجه داشت که این دو واکنش به طور همزمان رخ می دهد، به عنوان مثال لی + در محلول الکترولیت به الکترود منفی است در میدان الکتریکی رانده شده و از بیرون آمدن از الکترود مثبت تعبیه شده است. لی + مکمل الکترولیت را به لی +، یک راه جدید برای بهینه سازی ساختار باتری یون پتاسیم برای ما فراهم می کند که کاهش می دهد. JIAXIN ژنگ پیشنهاد برنامه هنوز مواد الکترود مثبت با استفاده از یون پتاسیم مواد کاتد باتری، الکترولیت به طور همزمان استفاده می شود الکترولیت مخلوط شامل K + و Li + و الکترود منفی از یک باتری لیتیوم یون با استفاده از یک آند معمولی - مواد گرافیت به طوری که این روند از شارژ به K + آزاد شده از الکترود مثبت شود، الکترولیت وارد الکترولیت در لی تعبیه شده + گرافیت (با توجه به شعاع نسبتا زیادی از یونهای K +، نمی تواند به گرافیت جاسازی شده)، چنین طراحی در حالی که حفظ هزینه کم باتری یون K نیز تضمین عملکرد دوچرخه سواری باتری خوب ، ولتاژ باتری 3.6V، 5000 چرخه پایین رسید، کاهش قابل توجهی ندارد.
انتخاب یک مواد الکترود مثبت، JIAXIN ژنگ انتخاب K مشترک + باتری مواد الکترود مثبت K2NiFeII (CN) 6، مکانیسم تعامل بین یونهای فلزی قلیایی و O معمولا باتری لیتیوم یون الکترود مثبت مواد مختلف، K باتری یون مواد کاتد (به عنوان مثال K2NiFeII (CN) 6 یون فلز قلیایی) از الکترون که با 12 توسط CN ارتباط برقرار خواهد کرد. با محاسبه مطالعات نشان می دهد، در مورد تعامل با الکترون، افزایش شعاع یون فلز قلیایی می تواند بهبود یافته یون فلز قلیایی جاسازی شده ولتاژ فلات، این ولتامتری چرخهای نیز تایید شده است (همانطور که در بالا نشان داده شده)، K + جاسازی شده در ولتاژ مواد (3.59V) از لی + ولتاژ تعبیه شده است (3.31V) 0.28V بالا، به طوری تخلیه در طول K + برای اولین بار در ماده کاتد خواهد وارد شود، در حالی که الکترود منفی چرا که با شعاع کوتاه تر را تحت تاثیر قرار K +، به طوری که الکترود منفی است که تقریبا تنها وارد لی +، بنابراین اطمینان از لی + تنها به الکترود منفی تعبیه شده، K + تنها به الکترود مثبت تعبیه شده، یکدیگر را بین مثبت و منفی تاثیر نمی گذارد.
از این رقم می تواند، در هنگام استفاده از K2NiFeII (CN) 6 به عنوان الکترود مثبت (الکترولیت راه حل 1mol / L از LiPF6 A)، تقریبا در اوایل تنها دیدن 3.59V + K در نزدیکی قله فعلی در voltammogram چرخه ای جاسازی شده ، نشان می دهد که تنها K + خواهد شد را به مواد الکترود مثبت تعبیه شده، اما پس از 30 چرخه در الکترود منفی، وجود داشته است در حال حاضر اوج 3.3V شده، عمدتا به دلیل راه حل های الکترولیتی غلظت K + خیلی کم است، در نتیجه بخشی تعبیه شده را به لی + در میان مواد الکترود مثبت است. در صورتی که الکترولیت در بخش KPF6 اضافه شده است، ممکن است به طور موثر جلوگیری از لی در مواد الکترود مثبت تعبیه شده + (همانطور که در شکل ج نشان داده شده است، راه حل های الکترولیتی 0.5mol / L از KPF6 و 0.5mol / L املاح مخلوط LiPF6 است ).
در مواد الکترود منفی، JIAXIN ژنگ انتخاب شده مشترک تجاری لیتیوم یون مواد کاتد باتری - گرافیت، بر اساس تحقیقات قبل از، از لی شعاع یون + به طور قابل توجهی کوچکتر از K +، بنابراین لی + آسان تر در مواد گرافیت تعبیه شده، به طوری که وقتی هنگامی که مواد گرافیت به عنوان آند نامتقارن K / لی دو باتری یون، به اطمینان حاصل شود که تنها الکترود منفی تعبیه شده است لی + و الکترود مثبت تعبیه شده است تنها K +.
نامتقارن الکتروشیمیایی نتایج: از شماره JIAXIN ژنگ K زیر نشان می دهد طراحی لی یون باتری دوگانه / در آن الکترود مثبت به کار K2NiFeII (CN) 6، ماده الکترود منفی استفاده گرافیت بود (قبل از ورود لیتیم است برای جلوگیری از SEI سازند فیلم مصرف شده در طول لی)، و الکترولیت 0.5M 0.5M KPF6 LiPF6 است.
همانطور که در شکل دیده، ولتاژ باتری 3.6V در مجاورت از پلت فرم است، مربوط به K + در درج و استخراج واکنش الکترود مثبت، ظرفیت الکترود مثبت بعد از 100 چرخه را به بازی در 71.2mAh / گرم باقی مانده است، ارزش نظری 70.7mAh / گرم بسیار نزدیک به K در مقایسه با باتری یون خالص، لی / K قابلیت باتری یون نرخ دو نامتقارن شده است به طور قابل توجهی بهبود یافته است (همانطور که در شکل ب). حساس ترین است سلول نیز نشان داد بسیار عملکرد چرخه عالی، چرخه در بزرگنمایی 5000 30C هیچ کاهش آشکار پایین (منحنی آبی همانطور که در شکل ج). ما نیز عملکرد چرخه جرم مثبت و منفی توجه داشته باشید تر از باتری های قابل توجهی دارند اثر افزایش تعداد الکترود منفی (نسبت جرم الکترود مثبت: کاتد = 1: 2، پس از آن ظرفیت الکترود منفی از الکترود مثبت 8 بار) به طور قابل توجهی می تواند به بهبود عملکرد چرخه باتری، و در نتیجه الکترود منفی شامل مجموعه ای کوچک است که مشکل اصلی از بیش از حد انتخاب گرافیت برای هر دو یون و تخیل خوب است، بنابراین در یک الکترود گرافیت منفی حاصل بیش از حد کوچک است خواهد بخش تعبیه شده در K + چرخه منجر شود، باعث تخریب چرخه ویژگی، با استفاده از یک فیلم SEI انتخابی مصنوعی و بهبود انتخاب منفی ، مقدار کاهش از الکترود گرافیت منفی است.
طراحی باتری یون پتاسیم ارائه می دهد یک راه جدید برای فکر کار JIAXIN ژنگ، اگر ما می توانیم یک جایگزین مناسب K + تعبیه شده مواد آند پیدا کنید، بنابراین ما فقط با استفاده از باتری لیتیوم یون منفی، کار مثبت و منفی به تنهایی، و نمی نفوذ، به طور موثر تضمین عملکرد باتری. اگر چه این تکنولوژی است بالغ نشده، بسیاری از مشکلات حل شود، مانند کم ظرفیت مواد کاتد، ظرفیت بالا الزامات طراحی آند وجود دارد، اما با فن آوری بالغ، این مشکلات می توان آن را به تدریج حل و فصل، و ایده های طراحی می تواند به ما کمک کند بهتر ترویج دیگران، مانند باتری سدیم-یون طراحی شده اند به ترویج تعمیم و استفاده از باتری های جدید.
