مواد أنodes عالية السعة لبطاريات أيونات الليثيوم: اختيار العناصر والهياكل للجسيمات النشطة

أدى الطلب المتزايد في السوق على تخزين الطاقة المحمولة إلى تحفيز أبحاث كثيفة حول أنودات بطاريات أيونات الليثيوم (Li-ion) عالية السعة. تم استخدام عناصر متنوعة في هياكل مبتكرة لتمكين هذه الأنودات، مما يمكن أن يزيد من كثافة الطاقة ويقلل من تكلفة بطاريات Li-ion. في هذه المراجعة، تعتبر معلمات الإلكترود والمواد في تصنيع الأنود. ثم يتم استخدام الجدول الدوري لاستكشاف كيفية تأثير اختيار مادة الأنود على أداء المعدل، واستقرار الدورة، وإمكانات إدخال/استخراج أيونات الليثيوم، والاهتزاز الجهدي، والسعات الحجمية والملموسة، ومعلمات حيوية أخرى. تحظى أنودات السيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge) والقصدير (Sn) باهتمام أكبر في الأدبيات وفي هذه المراجعة، ولكن يتم مناقشة عناصر أخرى، مثل الأنتيمون (Sb) والرصاص (Pb) والمغنيسيوم (Mg) والألمنيوم (Al) والجرمانيوم (Ga) والفوسفور (P) والزرنيخ (As) والبزموت (Bi) والزنك (Zn). من بين الأنودات التحويلية، يتم التركيز على الأكاسيد، النيتريدات، الفوسفيدات، والهيدريدات. يتم منح الكربون النانوي (C) اعتباراً خاصاً. يتم توضيح القضايا في أبحاث السعة العالية، مثل تغير الحجم، وكفاءة كولومبية غير كافية، واستقرار طبقة واجهة الإلكتروليت الصلبة (SEI). أخيرًا، تم مناقشة مركبات الكربون المتقدمة التي تستخدم أنابيب الكربون النانوية (CNT) والجرافين والأصداف الخارجية المقاومة لحجم، بما في ذلك الأقطاب الكهربائية ذات الحمل الكثيف (السميك) والأقطاب الكهربائية القادرة على تقديم خصائص تحمل الحمولة.