الشروط للتداخل القابل للعكس لأيونات الصوديوم في الجرافيت: دراسات نظرية حول التفاعل بين الأيونات الضيفية، والمذيب، والعائل الجرافيتي

الجرافيت هو المادة الأكثر استخدامًا كأنود في بطاريات أيونات الليثيوم ويعتبر أيضًا أنودًا واعدًا لبطاريات أيونات البوتاسيوم. ومع ذلك، فإن أيون الصوديوم +، الذي يشبه أيون الليثيوم + أو البوتاسيوم +، غير قادر على التداخل في الجرافيت، وبالتالي، لا يعتبر الجرافيت قطبًا محتملًا لبطاريات أيونات الصوديوم. لقد لفت هذا السلوك غير النمطي للصوديوم انتباهًا كبيرًا؛ ومع ذلك، لم يتم تقديم تفسير واضح لأصله بعد. هنا، من خلال تحقيق منهجي في مركبات تداخل المعادن القلوية مع الجرافيت (AM-GICs، AM = Li، Na، K، Rb، Cs) في بيئات مذيب متنوعة، يتم إظهار أن التفاعل المحلي غير المواتي بين الصوديوم والجرافين يؤدي بشكل أساسي إلى عدم استقرار تشكيل Na-GIC ولكن يمكن تنظيمه بفعالية من خلال حجب أيونات الصوديوم باستخدام جزيئات المذيب. علاوة على ذلك، يُظهر أنه لا يمكن التداخل العكسي للصوديوم في الجرافيت إلا في ظل ظروف محددة من الإلكتروليتات فيما يتعلق بالطاقة المحلّلة للمذيب وأدنى مستوى للمدار الجزيئي غير المشغول من التعقيدات. يُعتقد أن هذه الظروف قابلة للتطبيق على أنظمة كهروكيميائية أخرى تتضمن أيونات ضيفية وعائل للتداخل، وتلمح إلى استراتيجية عامة لتشكيل التداخل الكهروكيميائي بين التداخل الخالص لأيونات الضيف والتداخل المشترك.