Vật liệu điện cực âm là gì? Các công bố khoa học về Vật liệu điện cực âm
Vật liệu điện cực âm là thành phần quan trọng của pin, ảnh hưởng đến hiệu suất, tuổi thọ và an toàn. Graphite, silicon, và titanat lithium là những vật liệu phổ biến, mỗi loại có ưu và nhược riêng. Nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến các vật liệu này qua công nghệ nano, hợp kim, và composite để tăng độ bền và hiệu suất. Vật liệu nano và composite giữa silicon và graphite là xu hướng chính, hứa hẹn cải thiện đáng kể công nghệ pin, đáp ứng nhu cầu về năng lượng bền vững và chuyển dịch năng lượng toàn cầu.
Giới thiệu về Vật Liệu Điện Cực Âm
Vật liệu điện cực âm đóng vai trò quan trọng trong công nghệ pin, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, tuổi thọ và an toàn của pin. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ lưu trữ năng lượng, cải tiến vật liệu điện cực âm đang là một trong những mục tiêu nghiên cứu chính của các nhà khoa học.
Các Loại Vật Liệu Điện Cực Âm Thông Dụng
Có nhiều loại vật liệu được sử dụng làm điện cực âm, mỗi loại có các đặc điểm và ưu điểm khác nhau. Dưới đây là một số loại phổ biến:
Cacbon và Graphite
Một trong những vật liệu điện cực âm phổ biến nhất cho pin lithium-ion là graphite. Graphite có khả năng lưu trữ ion lithium giữa các lớp của nó trong chu trình sạc và xả, đồng thời có đặc tính dẫn điện và hóa học ổn định.
Silicon
Silicon được biết đến với khả năng lưu trữ gấp 10 lần so với graphite, nhưng gặp phải vấn đề về giãn nở thể tích lớn khi lithi hóa, dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc. Nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các composite silicon hoặc cấu trúc vi mô để khắc phục vấn đề này.
Titanat Lithium (Li4Ti5O12)
Vật liệu titanat lithium được biết đến với độ an toàn cao, tuổi thọ dài và khả năng sạc nhanh. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là mật độ năng lượng thấp hơn so với các vật liệu khác.
Xu Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển
Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực vật liệu điện cực âm đang tập trung ở một số hướng chính:
Vật Liệu Nano
Công nghệ nano đang mở ra những khả năng mới cho các vật liệu điện cực âm, với khả năng cải thiện độ dẫn điện, độ bền cơ học và khả năng tương tác bề mặt. Vật liệu nano có thể giúp giảm thiểu việc giãn nở và phá vỡ cấu trúc.
Hợp Kim và Hợp Chất Kim Loại
Hợp kim và các hợp chất kim loại khác như Sn, Sb, và Ge đang được nghiên cứu để tìm kiếm vật liệu có sức chứa cao và độ bền cơ học tốt.
Composites
Vật liệu composite tích hợp các ưu điểm của nhiều vật liệu khác nhau. Một số nghiên cứu đang tập trung vào composite giữa silicon và graphite để khai thác ưu điểm của từng loại.
Kết Luận
Với nhu cầu ngày càng cao về pin có hiệu suất cao và tuổi thọ dài, nghiên cứu cải tiến vật liệu điện cực âm có vai trò thiết yếu. Các hướng nghiên cứu mới như vật liệu nano, hợp kim và composite hứa hẹn sẽ đem lại những bước đột phá lớn trong tương lai. Đồng thời, sự phát triển của công nghệ pin sẽ tiếp tục đóng góp quan trọng cho việc phát triển bền vững và chuyển dịch năng lượng toàn cầu.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "vật liệu điện cực âm":
Preparation of silica/carbon composite from rice husk and its electrochemical propertives as anode material in Li-ion batteries
Tạp chí Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Tập 4 Số 4 - Trang 767-775 - 2020
Rice husk is a common agricultural waste and an abundant source in Viet Nam. In terms of composition, rice husk is a silica-rich material (SiO2) so it can be used to prepare negative electrode materials for rechargeable Li-ion batteries. Recent processes of synthesizing the silica materials for the rechargeable batteries are often complex, expensive, and energy-intensive. In this study, KOH was used to treat rice husk ash to obtain SiO2/C porous composite materials. X-ray diffraction results (XRD) showed that the diffraction peak between 22o and 23o (2q ) was characterized of SiO2 material, and the other peaks around 43-44o was featured of carbon material. Scanning electron microscope image (SEM) showed the porous structure with the pore size 3-5 mm.Besides, the amorphous structure with coverage layers was also confirmed through the Transmission Electron Microscope (TEM) images. Preliminary electrochemical results demonstratedthat Li-ion coin cell using the SiO2/C anode material exhibited a high capacity of 1200 mAh/g at a discharge current of 1.0 A/g and maintained 1000 mAh/g after 100 cycles. SiO2/C materials prepared from rice husks were highly promising for battery application thanks to their low cost, stable performance, environmental friendliness, and easy expansion for production scale.
#Vỏ trấu #pin sạc Li-ion #vật liệu điện cực âm #composite SiO2/C #xử lý bề mặt #phóng sạc
Về việc sử dụng ống dẫn nhiệt phẳng làm thiết bị phân tán nhiệt trong làm mát điện tử công suất Dịch bởi AI
2002 IEEE 33rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Proceedings (Cat. No.02CH37289) - Tập 2 - Trang 753-757 vol.2
Các thiết bị điện công suất như IGBT phát ra mật độ dòng nhiệt rất lớn. Do đó, môi trường nhiệt là một vấn đề chính trong hiệu suất và độ tin cậy của chúng. Để cải thiện khả năng truyền nhiệt, các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao dường như rất hữu ích. Do chi phí cao của chúng, chúng tôi đề xuất thay thế bằng các ống dẫn nhiệt có rãnh và ống dẫn nhiệt làm từ bột kim loại đã được sintered. Các mô phỏng nhiệt được cung cấp để chứng minh sự hữu ích của các cấu trúc này trong điện tử công suất. Các thiết bị phân tán nhiệt bao gồm ống dẫn nhiệt hoặc vật liệu phẳng được so sánh. Một sự giảm 40% của điện trở nhiệt giữa nguồn nhiệt và môi trường xung quanh được dự đoán. Sau đó, một nghiên cứu thực nghiệm về ống dẫn nhiệt đồng-nước được mô tả. Kết quả được so sánh với các mô phỏng nhiệt.
#Điện tử công suất #Làm mát điện tử #Vật liệu dẫn điện #Độ dẫn nhiệt #Điện trở nhiệt #Transistor lưới cách điện hai cực #Truyền nhiệt #Chi phí #Bột #Nung nóng bằng điện trở
Tấm Chống Phản Chiếu Quang Học và Vật Liệu Biến Hình Xốp cho Các Thiết Bị Quang Điện Tử Dịch bởi AI
Journal of Communications Technology and Electronics - Tập 67 - Trang 1271-1276 - 2022
Tóm tắt—Các cấu trúc nano chống phản chiếu nhiều lớp dựa trên SiO2/TiO2/SiO2 đã được phát triển cho kính bảo vệ của nhiều thiết bị quang điện tử khác nhau. Các đặc tính truyền và phản xạ quang học của vật liệu siêu vi dựa trên nanocomposite ma trận Ag@PMMA đã được nghiên cứu. Một loại điện cực nanomesh dẫn điện quang học trong suốt mới (điện cực dựa trên oxit nhôm anod xốp) với một lớp mỏng vàng đã được phát triển.
#chống phản chiếu #vật liệu biến hình #điện cực dẫn điện quang học #thiết bị quang điện tử
Nghiên cứu Vật liệu Carbon Thấm Nanostructure làm Điện cực của Pin Vanadium Chảy Dịch bởi AI
Russian Journal of Electrochemistry - Tập 57 - Trang 892-897 - 2021
Các pin vanadium chảy đang ngày càng được ưa chuộng trên thế giới và hiện đã vượt qua pin chì-axit về dung lượng lắp đặt, nhưng vẫn còn xa so với pin lithium-ion. Sự phân bổ rộng rãi của các hệ thống này cũng bị hạn chế bởi mật độ công suất thấp, do hoạt động điện xúc tác của các vật liệu điện cực đối với các ion vanadium là thấp, do đó, điện trở phân cực ở mật độ dòng cao là đáng kể. Do đó, trong nghiên cứu này, phương pháp biến đổi của các điện cực thấm để giảm tính điện trở của một ô pin chảy được thực hiện. Việc biến đổi được thực hiện bằng phương pháp phân hủy xúc tác nhiệt của propane/butane trên bề mặt của sợi carbon. Việc ứng dụng các cấu trúc nano sợi đã cho thấy khả năng giảm điện trở của pin tái sạc chảy từ 11 xuống còn 3.9 Ω cm2.
#pin vanadium chảy #vật liệu carbon thấm #điện cực #hoạt động điện xúc tác #điện trở phân cực #cấu trúc nano
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PEROVSKITE LaFeO3 LÀM VẬT LIỆU CHO ĐIỆN CỰC CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH DOPAMINE
In this paper, the application of LaFeO3 to modify the glass carbon electrode (GCE) was studied in determining dopamine in blood. It can be seen that LaFeO3/GCE exhibits excellent electrocatalytic activity with diverse oxidation current increase compared with bare GCE. This sensor has a detection limit of 10 nM and two linear modes from 10 µM to 100 µM and 120 µM to 180 µM were inferred. Besides, ascorbic acid, uric acid and other confounding agents do not affect the electrode's effectiveness in determining dopamine
Vật liệu composite ba thành phần NiCo2O4@NiMnCo-LDH thay thế Fe có cấu trúc nano làm vật liệu điện cực cho siêu tụ điện hiệu suất cao Dịch bởi AI
Journal of Materials Science - - 2023
Một thách thức thiết yếu đối với các vật liệu điện cực kiểu giả tụ điện là khả năng lưu trữ điện tích không đủ với điện trở nội tại cao và sự không ổn định của cấu trúc. Với sự gia tăng theo cấp số nhân trong nhu cầu về một môi trường không ô nhiễm, các hợp chất kim loại ba thành phần đang được khám phá rất nhiều như một giải pháp hấp dẫn cho những vấn đề này. Tại đây, chúng tôi đã giải quyết các vấn đề được liệt kê ở trên bằng cách tổng hợp các lớp hydroxide kép NiMnCo (NiMnCo-LDH) mới và không sử dụng chất kết dính, dưới dạng các tấm nano trên nanorod NiCo2O4 thay thế Fe (FexNi1−xCo2O4) được hỗ trợ bởi bọt nickel thông qua phương pháp thủy nhiệt đơn giản, tiếp theo là tráng hóa học. Cấu trúc nanorod NiCo2O4 thay thế Fe định hình cao và phân bố tốt kết hợp với các tấm nano NiMnCo-LDH cung cấp động lực học truyền tải điện tích cực nhanh, tăng khả năng lưu trữ điện tích và độ ổn định cấu trúc cao. Điện cực composite này cung cấp dung lượng riêng cao 281 mAh/g tại tốc độ quét 5 mV/s (265 mAh/g tại 1 A/g) với khả năng giữ điện dung 92% sau 5000 chu kỳ ở 2 A/g. Tác động của Fe trong NiCo2O4 được xác nhận thêm bằng cách thực hiện các phép tính lý thuyết mật độ chức năng (DFT) để có được những hiểu biết về điện dẫn thông qua mật độ trạng thái (DOS) và cấu trúc vùng. Cuối cùng, một siêu tụ điện đối xứng dựa trên FexNi1−xCo2O4@NiMnCo-LDH đã được lắp ráp, mang lại mật độ năng lượng ấn tượng là 105 Wh/kg và mật độ công suất 1112 W/kg, chứng minh FexNi1−xCo2O4@NiMnCo-LDH là vật liệu điện cực dùng cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng.
#vật liệu điện cực #siêu tụ điện #hydroxide kép #NiMnCo #NiCo2O4 #mật độ năng lượng #mật độ công suất #lý thuyết mật độ chức năng
Sóng dẫn lớp với lớp lõi không khí và lớp vật liệu trái tay phân cực dị hướng dùng làm cảm biến Dịch bởi AI
Opto-Electronics Review - Tập 22 - Trang 252-257 - 2014
Một cấu trúc sóng dẫn ba lớp với lớp lõi không khí và lớp vật liệu trái tay phân cực dị hướng đã được nghiên cứu cho các ứng dụng cảm biến. Khác với các cảm biến chế độ sóng dẫn và cảm biến cộng hưởng plasmon bề mặt, nơi mà mẫu phân tích được đặt trong vùng trường suy giảm, cảm biến được đề xuất chứa mẫu trong vùng lõi hỗ trợ trường dao động. Do sự tập trung mạnh của trường điện từ trong môi trường mẫu phân tích, thiết bị được đề xuất thể hiện sự cải thiện độ nhạy bất thường. Các mô phỏng đã chỉ ra rằng sự cải thiện độ nhạy của chế độ TE3 so với cảm biến sóng suy giảm thông thường khoảng gấp 20 lần.
#sóng dẫn #cảm biến #vật liệu trái tay #độ nhạy #điện từ
Tổng hợp vật liệu cực âm spinel LiNi0.5Mn1.5O4 thông qua phương pháp đồng kết tủa oxalat cải tiến Dịch bởi AI
Ionics - Tập 22 - Trang 1361-1368 - 2016
Vật liệu cực âm loại spinel LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) cho pin lithium ion đã được tổng hợp thông qua phương pháp đồng kết tủa oxalat cải tiến. Nhờ vào sự đồng kết tủa của ion Li+ với các ion kim loại chuyển tiếp, các vật liệu mục tiêu có thể được thu được thông qua phản ứng một bước mà không cần trộn thêm với các muối lithium. Hơn nữa, sự phân bố đồng nhất giữa các ion lithium và ion kim loại chuyển tiếp ở cấp độ phân tử có thể được thực hiện, điều này có lợi cho hiệu suất điện hóa cuối cùng. Các tính chất vật lý và điện hóa của vật liệu được đặc trưng bằng XRD, TGA, EDS, FT-IR, SEM, CV, EIS, và các thử nghiệm sạc/xả. Kết quả cho thấy vật liệu đã được chuẩn bị sở hữu cấu trúc spinel lập phương với nhóm không gian Fd-3m, độ tinh thể cao, kích thước hạt đồng nhất, và hiệu suất điện hóa xuất sắc. Một dung lượng ban đầu cao hơn và hiệu suất tỉ lệ vượt trội được ghi nhận so với vật liệu sử dụng phương pháp đồng kết tủa thông thường. Các dung lượng cao lần lượt là 131.7 và 104.0 mAh g−1 có thể hiển thị ở 0.5 và 10 C. Độ ổn định chu kỳ xuất sắc cũng được chứng minh với hơn 98.5 % khả năng duy trì sau 100 chu kỳ ở 1 C.
#LiNi0.5Mn1.5O4 #pin lithium ion #đồng kết tủa oxalat #vật liệu cực âm #hiệu suất điện hóa
Định lượng potentiometric ion dysprosium(III) sử dụng zirconium(IV) antimonomolybdate làm vật liệu điện hoạt Dịch bởi AI
Journal of Analytical Chemistry - Tập 65 Số 10 - Trang 1045-1051 - 2010
Các màng chứa các thành phần khác nhau của vật liệu điện hoạt và nhựa epoxy làm chất kết dính đã được chuẩn bị và cho thấy rằng màng có thành phần 60% ZrSbMo và 40% nhựa epoxy cho hiệu suất tốt nhất. Màng cho thấy phản ứng xuất sắc trong khoảng nồng độ từ 10−4 đến 10−1 M ion Dy(III) với độ dốc siêu Nernst là 44.0 mV/decade và thời gian phản ứng nhanh hơn 10 giây. Tác động của dung dịch nội bộ đã được nghiên cứu và điện cực đã được sử dụng thành công trong môi trường một phần không chứa nước. Cảm biến được đề xuất cho thấy tính chọn lọc tốt đối với các ion kim loại kiềm, kiềm thổ, một số ion kim loại chuyển tiếp và hiếm. Nó có thể được sử dụng trong phạm vi pH từ 2.10 đến 9.80. Cảm biến được sử dụng làm điện cực chỉ thị trong quá trình chuẩn độ potentiometric ion Dy(III) với EDTA.
#ion dysprosium(III) #vật liệu điện hoạt #nhựa epoxy #màng điện cực #titrimetric
Sự hình thành plasma đồng nhất ở nhiệt độ thấp trong quá trình phóng điện phát sáng không tự duy trì theo xung với cực âm dạng rỗng có diện tích lớn Dịch bởi AI
Plasma Physics Reports - Tập 43 - Trang 67-74 - 2017
Việc tạo ra plasma trong một quá trình phóng điện phát sáng không tự duy trì theo xung với cực âm dạng rỗng có diện tích ≥2 m2 ở áp suất khí từ 0.4 – 1 Pa đã được nghiên cứu thực nghiệm. Với dòng điện của phóng điện hồ quang hỗ trợ là 100 A và điện áp phóng điện chính là 240 V, đã thu được phóng điện phát sáng theo xung định kỳ với biên độ dòng điện là 370 A, thời gian xung là 340 μs và tần số lặp lại là 1 kHz. Khả năng tạo ra plasma khí phóng điện đồng nhất với mật độ lên đến 10^12 cm−3 và nhiệt độ electron là 1 eV trong thể tích lớn hơn 0.2 m3 đã được chứng minh. Plasma như vậy có thể được sử dụng hiệu quả để xử lý bề mặt vật liệu và tạo ra các chùm ion xung với mật độ dòng điện lên tới 15 mA/cm2.
#plasma #phóng điện phát sáng #cực âm dạng rỗng #mật độ dòng điện #xử lý bề mặt vật liệu
Tổng số: 12
- 1
- 2