Pèseptè aktyèl la se youn nan eleman endispansab nan pil ityòm-ion. Li pa ka sèlman pote materyèl aktif la, men tou, kolekte ak pwodiksyon aktyèl la ki te pwodwi pa materyèl la elektwòd aktif, ki se fezab nan diminye rezistans nan entèn nan ityòm-ion pil, amelyore efikasite nan koulombik, estabilite sik la, ak pèfòmans pousantaj nan la. batri.
Lityòm ion pil pèseptè aktyèl
Nan prensip, yon pèseptè aktyèl batri ityòm-ion ideyal ta dwe satisfè kondisyon sa yo: (1) konduktivite segondè; (2) Bon estabilite chimik ak elektwochimik; (3) Segondè fòs mekanik; (4) Bon konpatibilite ak fòs obligatwa ak materyèl elektwòd aktif; (5) Bon mache epi fasil pou jwenn; (6) Lejè.
Sepandan, nan aplikasyon pratik, diferan materyèl pèseptè aktyèl toujou gen divès pwoblèm, kidonk yo pa ka konplètman satisfè kondisyon milti-echèl mansyone pi wo a. Copper gen tandans oksidasyon nan pi wo potansyèl epi li apwopriye pou itilize kòm yon pèseptè aktyèl elektwòd negatif; Aliminyòm, kòm yon pèseptè aktyèl elektwòd negatif, gen yon pwoblèm korozyon pi grav epi li apwopriye pou itilize kòm yon pèseptè aktyèl elektwòd pozitif. Kounye a, materyèl ki ka itilize kòm pèseptè aktyèl pou pil ityòm-ion gen ladan materyèl kondiktè metal tankou kwiv, aliminyòm, nikèl, ak asye pur, materyèl semi-conducteurs tankou kabòn, ak materyèl konpoze.
1.1 Copper aktyèl pèseptè
Copper se yon kondiktè metal ekselan ak konduktiviti dezyèm sèlman nan ajan, e li gen anpil avantaj tankou resous abondan, pri ki ba ak disponiblite fasil, ak bon duktilite. Sepandan, konsidere ke kòb kwiv mete gen tandans oksidasyon nan pi wo potansyèl, li se souvan itilize kòm yon pèseptè aktyèl pou materyèl negatif elektwòd aktif tankou grafit, Silisyòm, fèblan, ak alyaj fèblan cobalt. Pèseptè kòb kwiv mete komen yo enkli papye kòb kwiv mete, kwiv kim, may kwiv ak twa dimansyon pèseptè etalaj nano kòb kwiv mete.
1.1.1 Copper foil aktyèl pèseptè
Dapre pwosesis pwodiksyon an nan papye kwiv, li ka plis divize an papye kwiv woule ak papye kwiv elektwolitik. Konpare ak papye kwiv elektwolitik, papye kwiv woule gen pi wo konduktivite ak pi bon efè ekstansyon. Batri ityòm ion ak kondisyon ki ba pou koube ka chwazi papye kwiv elektwolitik kòm pèseptè aktyèl elektwòd negatif. Rechèch yo montre ke ogmante brutality sifas papye kwiv la benefisye pou amelyore fòs lyezon ant pèseptè aktyèl la ak materyèl aktif la, diminye rezistans kontak ant materyèl aktif ak pèseptè aktyèl la, epi amelyore pèfòmans egzeyat pousantaj ak sik la. estabilite batri a.
1.1.2 pèseptè kim kwiv
Foam kòb kwiv mete se yon kalite materyèl rezo ki genyen twa dimansyon ki sanble ak eponj, ki gen anpil avantaj tankou pwa limyè, gwo fòs ak severite, ak gwo sifas espesifik. Malgre ke Silisyòm ak fèblan lektwòd negatif materyèl aktif yo gen gwo kapasite teyorik espesifik epi yo konsidere yo dwe youn nan pwomèt elektwòd negatif materyèl aktif pou pil ityòm-ion, yo gen tou dezavantaj tankou chanjman volim gwo ak pulverizasyon pandan siklik chaje / egzeyat, ki seryezman afekte pèfòmans batri. Rechèch la montre ke pèseptè an kwiv kim ka anpeche chanjman volim nan materyèl aktif nan Silisyòm ak anod fèblan pandan pwosesis chaj ak egzeyat, ralanti fenomèn nan pulverizasyon, epi konsa amelyore pèfòmans batri a.
1.2 Pèseptè aktyèl aliminyòm
Malgre ke konduktiviti nan metal aliminyòm pi ba pase sa yo ki an kwiv, bon jan kalite a nan fil aliminyòm se sèlman mwatye nan fil kwiv lè transpòte menm kantite lajan an nan elektrisite. San dout, lè l sèvi avèk pèseptè aktyèl aliminyòm ka ede amelyore dansite enèji nan ityòm-ion pil. Anplis de sa, konpare ak kwiv, aliminyòm se pi bon mache nan pri. Pandan pwosesis la chaje / dechaje nan ityòm-ion pil, se yon fim oksid dans ki fòme sou sifas la nan pèseptè aktyèl la papye aliminyòm, ki amelyore rezistans nan korozyon nan papye a aliminyòm epi yo souvan itilize kòm pèseptè aktyèl la pou elektwòd la pozitif nan pil ityòm-ion.
Tankou pèseptè aktyèl papye kwiv, tretman sifas kapab tou amelyore pwopriyete sifas papye aliminyòm. Apre grav aktyèl dirèk, yon estrikti siwo myèl ap fòme sou sifas papye aliminyòm lan, ki se pi byen mare nan materyèl la elektwòd pozitif aktif ak amelyore pèfòmans nan elektwochimik nan ityòm-ion pil. Sepandan, an reyalite, pèseptè aktyèl aliminyòm souvan soufri korozyon grav akòz destriksyon nan fim pasivasyon sifas, ki mennen nan yon diminisyon nan pèfòmans nan ityòm-ion pil. Se poutèt sa, yo nan lòd yo amelyore rezistans nan korozyon nan papye aliminyòm grave, li nesesè optimize sifas li yo ak fòme yon fim pasivasyon ki pi estab.
1.3 Nikèl pèseptè aktyèl
Relativman pale, nikèl se yon metal debaz ki gen yon pri relativman ba, bon konduktiviti, ak estabilite nan solisyon asid ak alkalin. Se poutèt sa, nikèl ka itilize kòm tou de yon pèseptè aktyèl elektwòd pozitif ak yon pèseptè aktyèl elektwòd negatif. Genyen tou de materyèl pozitif elektwòd aktif tankou ityòm fè fosfat ak negatif elektwòd materyèl aktif tankou oksid nikèl, souf, ak kabòn Silisyòm materyèl konpoze ki matche ak li.
Fòm pèseptè nikèl anjeneral gen ladan nikèl kim ak papye nikèl. Paske nikèl kim te devlope chanèl ak gwo zòn kontak ak sibstans aktif, rezistans kontak ant sibstans aktif ak pèseptè redwi. Lè w ap itilize papye nikèl kòm pèseptè aktyèl elektwòd, kòm kantite sik chaj / egzeyat ogmante, materyèl aktif la gen tandans fè detachman, ki afekte pèfòmans batri a. Menm jan an tou, pwosesis pretretman sifas la aplikab tou pou pèseptè aktyèl papye nikèl. Apre grave sifas pèseptè aktyèl la nikèl, fòs lyezon ant sibstans aktif la ak pèseptè aktyèl la amelyore anpil.
Ksid nikèl gen avantaj ki genyen nan estrikti ki estab, pri ki ba, ak gwo kapasite teyorik espesifik, fè li yon lajman ki itilize materyèl negatif elektwòd aktif pou ityòm-ion pil. Ki baze sou sa a, yon kouch oksid nikèl te grandi sou sifas nikèl kim pa metòd oksidasyon solid faz, ak anod oksid nikèl ak nikèl kim kòm pèseptè te prepare. Konpare ak nikèl papye / nikèl oksid elektwòd negatif, kapasite espesifik nan premye egzeyat nan bave nikèl / nikèl oksid elektwòd negatif ogmante siyifikativman. Rezon ki fè la se ke konpare ak pèseptè aktyèl ki genyen de dimansyon, pèseptè aktyèl estriktire ki genyen twa dimansyon diminye fenomèn polarizasyon koòdone ak amelyore estabilite sik chaj / egzeyat pil yo.
Lityòm fè fosfat konsidere kòm yon ideyal pozitif materyèl aktif pou pouvwa ityòm ion pil paske nan bon sekirite li yo ak sous lajè nan matyè premyè. Kouch li sou sifas pèseptè nikèl kim ka ogmante zòn nan kontak ant LiFePO4 ak nikèl kim, diminye dansite aktyèl la nan reyaksyon koòdone, e konsa amelyore pèfòmans nan egzeyat pousantaj nan LiFePO4.
1.4 Nerjaveèi asye pèseptè aktyèl
Nerjaveèi refere a asye alyaj ki gen eleman tankou nikèl, molybdène, Titàn, niobyòm, kwiv, ak fè. Li gen bon konduktiviti ak estabilite, epi li ka kenbe tèt ak korozyon chimik ki soti nan medya korozivite fèb tankou lè, vapè, ak dlo, osi byen ke medya korozivite fò tankou asid, alkali, ak sèl. Sifas asye pur se tou tendans fòme yon fim pasivasyon, ki ka pwoteje sifas li kont korozyon. An menm tan an, asye pur ka trete pi mens pase kòb kwiv mete, ak avantaj tankou pri ki ba, pwosesis senp, ak pwodiksyon gwo-echèl. Nerjaveèi ka itilize kòm yon pèseptè aktyèl pozitif oswa negatif, ak kalite komen nan pèseptè aktyèl asye pur gen ladan may asye pur ak asye pur ki mouye.
1.4.1 Nerjaveèi asye may pèseptè likid
Teksti nan may asye pur se dans. Lè yo itilize kòm yon pèseptè aktyèl, sifas li anvlope pa materyèl elektwòd aktif epi li pa antre an kontak dirèk ak elektwolit la, fè li mwens tandans fè reyaksyon bò ak amelyore pèfòmans nan monte bisiklèt nan batri a.
1.4.2 Poreux en fe aktyèl pèseptè
Yon metòd senp epi efikas pou itilize totalman materyèl aktif ak amelyore kapasite egzeyat espesifik elektwòd yo se sèvi ak pèseptè aktyèl pore.
1.5 Pèseptè aktyèl kabòn
Lè w ap itilize materyèl kabòn kòm pèseptè aktyèl elektwòd pozitif oswa negatif, li ka evite korozyon elektwolit sou pèseptè aktyèl metal, epi li gen avantaj ki genyen nan resous abondan, pwosesis fasil, rezistans ki ba, pa gen okenn mal nan anviwònman an, ak pri ki ba.
Kabòn fib twal ka itilize kòm yon pèseptè aktyèl pou likid ityòm-ion pil akòz fleksibilite ekselan li yo, konduktiviti, ak estabilite elektwochimik. Nanotub kabòn yo se yon lòt fòm pèseptè aktyèl kabòn, ki gen avantaj evidan sou pèseptè aktyèl metal an tèm de lejè epi yo ka siyifikativman amelyore dansite enèji nan pil.
1.6 Pèseptè aktyèl konpoze
Anplis pèseptè sèl tankou pèseptè kòb kwiv mete, pèseptè aliminyòm, pèseptè nikèl, pèseptè asye pur, ak pèseptè kabòn, pèseptè konpoze yo te atire tou enterè rechèch nan entelektyèl nan dènye ane yo, tankou rezin konduktif, papye aliminyòm kouvwi kabòn, ak Titàn. alyaj memwa fòm nikèl.
1.6.1 Pèseptè aktyèl résine kondiktif
Pèseptè aktyèl Polyethylene (PE) ak résine fenolik (PF) yo konpoze de file kondiktif ak yon matris résine polymère. Yo te prepare yon pèseptè aktyèl konpoze nan melanje inifòm PE ak PF kòm materyèl matris ak file kondiktif (grafit, nwa kabòn), epi yo te etidye pwopriyete fizik ak chimik yo. Grafèn se yon inik ak roman materyèl fonksyonèl kabòn ki genyen de dimansyon ki fòme pa ibridasyon sp2 atòm kabòn. Li gen anpil avantaj tankou ultra-wo konduktivite, sifas espesifik, ak fòs mekanik. Li ka ranplase grafit kòm materyèl aktif elektwòd negatif nan pil ityòm-ion oswa kòm yon materyèl pèseptè aktyèl.
1.6.2 Titàn nikèl fòm memwa alyaj pèseptè aktyèl
Titàn nikèl alyaj memwa fòm se yon alyaj binè ki konpoze de nikèl ak Titàn, ki ka transfòme ant de diferan faz kristal ak chanjman nan tanperati ekstèn oswa presyon. Titàn nikèl alyaj memwa fòm ka siprime chanjman volim nan sibstans aktif pandan chaje ak dechaje pa chanje eta faz pwòp li yo, kidonk amelyore lavi sa a ki sik nan pil.
1.6.3 Kabòn kouvwi papye aliminyòm pèseptè aktyèl
Kabòn kouvwi/foil aliminyòm pèseptè aktyèl refere a yon pèseptè aktyèl konpoze kote yon kouch kabòn ki gen konpoze kouvwi sou sifas yon papye aliminyòm. Pami yo, kouch kabòn ki gen ladann konpoze de fib kabòn ak patikil kondiktif kabòn nwa trete ak dispersant, ki ka byen konbine avèk papye aliminyòm pou amelyore konduktiviti ak rezistans korozyon nan elektwòd la.
Pèseptè aktyèl la se youn nan eleman endispansab ak enpòtan nan pil ityòm-ion, ak fonksyon miltip nan pote elektwòd materyèl aktif ak kolekte pwodiksyon aktyèl. Pèfòmans pèseptè aktyèl yo prepare nan diferan materyèl ak pwosesis pwodiksyon varye, epi enpak yo sou pil ityòm-ion diferan tou.