Conas a Dhéanann Ábhair Tíotáiniam -i bhfeidhm ar Fheidhmíocht Ceallra?

Tá uasghrádú feidhmíochta ábhar ceallraí tar éis éirí mar phríomhfhórsa tiomána an tionscail. Mar gheall ar a acmhainní flúirseach, cairdiúlacht don chomhshaol, struchtúr criostail cobhsaí, agus feidhmíocht sábháilteachta den scoth, tá tíotáiniam tar éis éirí mar ábhar lárnach do chadhnraí stórála fuinnimh cosúil le cadhnraí ian litiam-ian agus sóidiam{-.

Ag brath ar mhoirfeolaíochtaí éagsúla agus dearaí nuálacha, déanann ábhair atá bunaithe ar tíotáiniam nuálaíocht i gcadhnraí traidisiúnta. Comhlíonann sé riachtanais luchtaithe tapa na gcadhnraí cumhachta agus riachtanais saoil fhada na gcóras stórála fuinnimh, agus cruthaíonn sé paraidím nua do stóráil fuinnimh.

Tíotánáit litiam (Li₄Ti₅O₁₂), Is féidir leis a thréith "nialas-strain" smidiríní leictreoid agus dianscaoileadh leictrilít a sheachaint go bunúsach, rud a chuireann ar chumas na ceallraí saolré timthriall níos mó ná 20,000 uair.

Is féidir leis an ardán voltas oibriúcháin 1.55V de titanate litiam bac a chur ar fhás dendrite litiam, cosc ​​a chur ar adhainte agus pléascadh faoi dhálaí foircneacha, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach do chásanna ardriosca ar nós stórála fuinnimh stáisiúin gháis agus cadhnraí cumhachta. Tar éis leas iomlán a bhaint as nanastruchtúir agus líonra seoltaí, feabhsaítear a ráta idirleata ian, ag baint amach muirear ultra-tapa de 90% i 6 nóiméad. Faoi láthair, tá an t-ábhar seo curtha i bhfeidhm i gcadhnraí luchtaithe tapa 3C, i mbusanna leictreacha, i stáisiúin chumhachta stórála fuinnimh agus i réimsí eile. Nuair a dhéantar é a mheaitseáil le catóidí manganáit thrínártha/litiam, sroicheann sainfhuinneamh na ceallraí 70-120Wh/kg, agus tá voltas aschuir ó 2.2V go 3.2V.

I-taighde ceannródaíoch, cuireann an t-ábhar atá bunaithe ar tíotáiniam struchtúrtha perovskite Li₂La₂Ti₃O₁₀ tuairiscithe in Nature le neart naisc chomhfhiúsacha tíotáiniam tríd an bréige-Jahn{-éifeacht Teller, cumasú ísealchumhachta.5}. Méadaítear meánvoltas urscaoilte na ceallraí iomlán 50%, agus tá an cumas fós 100mAh / g ag dlús reatha 4A / g. Briseann sé seo an contrárthacht theicniúil idir ardsábháilteacht agus fuinneamh ar leith, rud a chuireann cosán nua ar fáil don chéad ghlúin eile de chadhnraí luchtaithe go tapa.

Mar gheall ar an leas a bhaint as acmhainní flúirseacha sóidiam, tá cadhnraí ian sóidiam ina bpríomhthreo do stóráil fuinnimh ar scála mór. Mar sin féin, cuireann easnaimh feidhmíochta a n-anóidí srian le tionsclaíocht. Tá comhdhúile atá bunaithe ar tíotáiniam anois ina n-iarrthóirí lárnacha anóidí de bharr a n-acmhainní flúirseacha, a gcostas íseal agus a struchtúr cobhsaí.

Tá dé-ocsaíd tíotáiniam (TiO₂) ar cheann de na hanóidí bunaithe ar tíotáiniam a ndearnadh staidéar air. Tá a struchtúr céim anatase fabhrach d'idirmhalartú ian sóidiam, le hathrú beag toirte le linn muirir agus urscaoilte, cumas teoiriciúil 335mAh / g, agus poitéinseal oibriúcháin 0.3-1.0V a d'fhéadfadh rioscaí taiscí sóidiam a sheachaint. Tá a stóráil sóidiam bunaithe ar mheicníocht sineirgisteacha idirghéilliúcháin agus pseudocapacitance dromchla, le frithghníomhartha Ti⁴⁺/Ti³⁺ inchúlaithe ag spreagadh. Trí mhodhanna modhnuithe cosúil le dearadh nanastruchtúir agus sciath carbóin, tá feabhas suntasach tagtha ar fheidhmíocht ráta agus cobhsaíocht timthriall TiO₂.

Tá creat docht tríthoiseach NASICON ag fosfáit tíotáiniam sóidiam (NTP) le bealaí iompair ian gan bhacainn, ráta athraithe toirte níos lú ná 3%, agus cobhsaíocht struchtúrach den scoth. Cé go bhfuil a chumas teoiriciúil de 133mAh / g ag meánleibhéal, laghdaítear an bac aistrithe muirir trí mhodhanna modhnuithe ar nós tógáil scagach agus dópáil eiliminteach, rud a fhágann go bhfuil feidhmíocht timthriall cobhsaí ag rátaí arda.

Tá toilleadh teoiriciúil 200mAh/g ag titanáití sraithe (m.sh., Na₂Ti₃O₇), atá oiriúnach do chásanna feidhmchláir ísealvoltais. Tar éis dópáil eiliminteach agus barrfheabhsú leictrilít, feabhsaítear cinéitic idirleata ian sóidiam agus cobhsaíocht timthrialla, rud a chuireann le feidhmeanna éagsúlaithe cadhnraí ian sóidiam.

Tá forbairt na n-ábhar ceallraí bunaithe ar tíotáiniam dírithe ar thrí phríomhsprioc: feabhsú feidhmíochta, rialú costais, agus oiriúnú cásanna. Is iad dearadh nanastruchtúir, innealtóireacht lochtanna, modhnú ilchodach, agus rialú comhéadain na príomhbhealaí teicniúla chun a bhfeidhmíocht a fheabhsú:

Giorraíonn barrfheabhsú moirfeolaíochta cosáin iompair ian, réitíonn sciath carbóin agus sraitheanna seoltaí saincheisteanna seoltachta, feabhsaíonn dópáil eiliminteach agus tabhairt isteach folúntais ocsaigine gníomhaíocht leictriceimiceach, agus tógann optamú leictrilít ciseal cobhsaí SEI (Soladach Electrolyte Interphase).

Cuidíonn cur i bhfeidhm sineirgisteacha na dteicneolaíochtaí le hábhair atá bunaithe ar tíotáiniam briseadh trí scrogaill ó thaobh acmhainne, ráta, éifeachtúlachta, etc., agus an léim ó thaighde saotharlainne go feidhmiú tionsclaíoch a bhaint amach.