الأنود معدن الليثيوم هو شائع بالفعل، قبل أن علينا أن نفعل الكثير من الليثيوم قصص الأنود المعدن والبحث عن الليثيوم الأنود المعدن الأساس يمكن تلخيصها في جملة واحدة "كيفية تجنب التشعبات الليثيوم" والاستفادة من الليثيوم الأنود المعادن وغني عن القول أن قدرة محددة تصل إلى 3860mAh / ز، منصة الجهد هو -3.05V (مقابل القطب الهيدروجين قياسي)، يمكن القول أن يكون خيارا مثاليا للمواد القطب السالب، ولكن يواجه الأنود معدن الليثيوم أيضا مع مشكلة صعبة جدا - الليثيوم التغصنات، والتي هي في المعادن المعدنية الكهربائية في ظاهرة أكثر شيوعا، يمكن للنمو التغصنات يسبب حدوث ماس كهربائي داخل البطارية، مما أدى إلى وقوع حوادث أمنية خطيرة، وبالتالي كيفية تجنب فرض أصبح نمو التغصنات لي المشكلة الأساسية مع جميع الدراسات من الأنود معدن الليثيوم.
جامعة MaohuiBai نورث وسترن (المؤلف الأول) وطريقة كه يو شيه (المؤلف) هو انخفاض مباشرة مؤخرا أكسيد الجرافين GO لي المعادن الناتجة عن تخفيض طبقة طبقة الجرافيت على سطح المعدن من لي، وجود طبقة الجرافين يمكن أن يكون جدا نمو جيد تثبيط لي التغصنات حين استقرار SEI زيادة كفاءة coulombic من الحبر، وجود طبقات الجرافين يمكن أيضا أن تحسن بشكل كبير أداء معدل لي المعادن، وتظهر النتائج التجريبية أن الأقطاب يمكن أن يكون في مناطق ذات كثافة الحالية LiPF6-- 5MA / CM2 من القائم على كربونات حل كهربائيا 1000 دورة دون التعرض لخطر قصيرة في الدائرة.
ويوضح الشكل عملية تصنيع طلاء الجرافين من معدن الليثيوم القطب السالب، أول أكسيد الجرافين تفرقوا في رباعي هيدرو الفوران (THF)، ومن ثم وضعه في تشتت معدن الليثيوم المبين أعلاه، يمكننا أن نلاحظ أن لون المحلول تدريجيا الانتقال من البني إلى الأسود، مما يدل على الحل أكسيد الجرافين يتغير تدريجيا الحد من الجرافين، وخفض ترسب الجرافين من سطح المعدن لي لتشكيل طبقة واقية من خلال التحكم في رد الفعل في تشتت أكسيد الجرافين لي المعادن الوقت، يمكن أن معدن الليثيوم القطب السالب السيطرة على نحو فعال سمك سطح طبقة الجرافين، وذلك للحصول على أفضل أداء الكهروكيميائية.
من أجل التحقق من عملية المذكورة أعلاه من إعداد المعدن لى لى قدرة نمو التغصنات من تثبيط القطب السالب، ماوهوي باي أجريت القطب السالب اثنين لي المعادن أعدت اعتبارا من FIG اختبار دورة الخلية عملة في الكثافة الحالية مختلفة (النتائج هو مبين أدناه). ويمكن رؤية الأنود المعدن لي دون الجرافين طلاء تقلبات الجهد كبيرة أثناء ركوب الدراجات، وإلى حد كبير أقل من 100 خضعوا هامة في حالة وجود ماس كهربائى، والجرافين من خلال طلاء المعادن من القطب السالب لي يكون الجهد مستقرًا جدًا أثناء الدورة ، وتزيد دورة الحياة عن 1000 مرة دون ظاهرة دارة قصيرة واضحة ، وهذا هو القطب الليبي المعدني الليبي مع أطول دورة حياة في إلكتروليت LiPF6 كربونات.
من الشكلين التاليين d و e ، يمكننا مقارنة منصة فولاذ الليود المعدني في الكثافات الحالية المختلفة ، عندما تكون الكثافة الحالية من 1 مللي أمبير / سم. 2زيادة إلى 5mA / سم 2لا الجرافين طلاء لي الأنود المعدن زيادة الجهد بشكل حاد من الإنترنت إلى 54.3mV 449.2mV، في حين تستخدم طلاء الجرافين يحمي لي المعادن زيادات القطب السالب من فقط 19.2mV 79.3mV، يمكن الطلاء الجرافين تظهر كبير الحد من استقطاب القطب الليثيوم المعدني السلبي.
السبب في أن طلاء الجرافيت يعزز أداء دورة الليود المعدني الليدي يمكن الحصول عليه من تحليل EIS عن طريق المقارنة عند 1 مللي أمبير / سم. 21 دورة في الكثافة الحالية من 100 و 200 و 500 من نتائج الاختبار EIS، يمكننا العثور على طلاء الجرافين لي المعادن سلبي سطح القطب SEI المقاومة الفيلم الترددات اللاسلكية ورسوم الصرف RCT مقاومة أقل بكثير من دون طلاء، ودورة الجرافين عملية طلاء الحماية لي معدن القطب السالب مقاومة أيضا أبطأ بكثير من معدل الزيادة في العاديين لي معدن القطب السالب، أظهر الجرافين طلاء لي الأنود المعدن يمكن أن تساعد في تشكيل لفيلم SEI أكثر استقرارا، ودورة بطيئة فيلم SEI النمو.
معدني الليثيوم سلبي سطح القطب بعد دورة الاستخراج، لا اقية طلاء الجرافين لي معدن القطب السالب يصبح عصيب جدا (أقل من B)، ونمت في الكثير من التشعبات لي. طلاء الجرافين يحمي المعدن لي لا يزال سطح القطب السالب على نحو سلس جدا (أقل من C)، لوحظ أي نمو واضح في معدنية لي التغصنات. من يستطيع أن ينظر إلى الجانب القسم الكهربائي، المعدن الطبقة السطحية القطب السالب لي المشتركة بعد أن يصبح دورة جدا متناثر مسامية ، بلغت سماكة 54um بعد 40 دورة ، بلغ سمك الاختلاف 170 ٪. سمك SEI فيلم على سطح المعدن لي القطب السالب مع حماية الجرافين كان فقط 13um بعد 40 دورة ، مما يدل على استقرار جيد جدا. .
من أجل التحقق من التطبيق العملي للأقطاب المذكورة أعلاه ، يستخدم Maohui Bai أيضًا LiFePO. 4كما القطب الموجب، لي المعدن أو طبقة الجرافين لي يحمي المعدن باعتباره القطب السالب ملفقة الكهروكيميائية اختبار خلية كاملة، من يمكننا أن نرى التين بعد 300 دورات من خلال طلاء يحمي قدرة البطارية باستخدام القطب السالب معدنية لي بالكاد ينخفض إلى أسفل، بينما انخفض القطب السالب العاديين لي المعدنية سعة البطارية إلى 69٪ توهين القدرة الأولية، يمكن الطلاء الجرافين تظهر تحسنا كبيرا في خصائص دائرة القطب السالب من المعدن لي. التكبير من نتائج الاختبار يمكن أن ينظر إليها في FIG ب، تحتوي بطارية الليود المعدني المطلية بالزنك الجرافيني على قدرة تفريغ أعلى بكثير بمعدل كبير من بطارية ليثيوم معدن الأنود العادية ، مما يدل على أن طلاء الجرافين مفيد أيضًا في تحسين أداء معدل البطارية.
تطوير ماوهوي باي طلاء الجرافين تحمي المعدن لي الأنود لى يمنع أيضا نمو التغصنات، بحيث الأنود المعدن لي يمكن إعادة تدويرها أكثر من 1000 مرة من دون حدوث ماس كهربائي، في حين وجود الجرافين طلاء الأنود المعدن لي يمكن أن تحسن أيضا الاستقرار الهيكلي للفيلم سطح SEI، وكفاءة coulombic الخلية لتعزيز وتحسين نسبة الاحتفاظ قدرة دورة على المدى الطويل للبطارية. الأهم من ذلك، هذه العملية لديه القدرة للتطبيقات على نطاق واسع، قد تستخدم عملية ترسب الجرافين طريقة الرش، مما يحسن كثيرا من كفاءة الإنتاج ، مما يجعل هذه التكنولوجيا عملية للغاية.
