mga kahibalo

Ang Nickel-cobalt nga mga baterya nakakuha og mahinungdanong pagtagad sa bag-ohay nga mga tuig tungod sa ilang taas nga densidad sa enerhiya ug potensyal nga aplikasyon sa mga de-koryenteng sakyanan ug mga sistema sa pagtipig sa nabag-o nga enerhiya. Bisan pa, ang taas nga kinabuhi ug kalig-on sa kini nga mga baterya nagpabilin nga hinungdanon nga mga hagit nga aktibo nga gitubag sa mga tigdukiduki. Usa ka promisa nga pamaagi aron mapalambo ang performance sa nickel-cobalt batteries mao ang paggamit sa titanium electrodes. Gisusi sa kini nga post sa blog ang epekto sa mga titanium electrodes sa taas nga kinabuhi ug kalig-on sa mga baterya nga nickel-cobalt, nga gisusi ang mga mekanismo sa luyo sa ilang pagkaepektibo ug potensyal nga aplikasyon.

Giunsa nga ang electrodeposited titanium makapauswag sa kalig-on sa pagbisikleta sa mga baterya nga nickel-cobalt?

Ang electrodeposited titanium mitumaw isip usa ka promising material para sa pagpaayo sa cycling stability sa nickel-cobalt batteries. Ang proseso sa electrodeposition nagtugot alang sa tukma nga pagkontrolar sa gibag-on ug morphology sa titanium coating, nga miresulta sa usa ka uniporme ug kaayo conductive layer sa ibabaw sa electrode. Kini nga layer sa titanium nagsilbi nga usa ka babag sa pagpanalipod, pagpagaan sa makadaot nga mga epekto sa mga reaksyon sa kilid ug pagkadaot sa electrode nga kasagarang mahitabo sa mga siklo sa pag-charge.

Usa sa mga nag-unang mekanismo diin electrodeposited titanium nagpauswag sa kalig-on sa pagbisikleta pinaagi sa pagporma sa usa ka lig-on nga solid-electrolyte interphase (SEI) layer. Ang titanium coating nagpasiugda sa pag-uswag sa usa ka nipis, uniporme nga SEI layer nga epektibo nga nagpugong sa direktang kontak tali sa aktibong electrode nga materyal ug sa electrolyte. Kini nga babag makapakunhod sa dili gusto nga mga reaksyon sa kilid ug makapamenos sa pagkawala sa aktibo nga materyal, nga mosangpot sa mas maayo nga pagpabilin sa kapasidad sa dugay nga pagbisikleta.

Dugang pa, ang titanium layer nagpalambo sa mekanikal nga kalig-on sa istruktura sa electrode. Atol sa balik-balik nga mga siklo sa pag-charge-discharge, ang mga electrodes sa nickel-cobalt kasagarang makasinati sa mga pagbag-o sa gidaghanon nga mahimong mosangpot sa pagkadaut sa istruktura ug pagkawala sa kontak sa elektrisidad. Ang electrodeposited titanium naghatag og usa ka flexible apan lig-on nga scaffold nga nag-accommodate niini nga mga pagbag-o sa gidaghanon samtang nagmintinar sa electrical connectivity sa tibuok electrode. Kini nga mekanikal nga pagpalig-on makatabang sa pagpreserbar sa integridad sa electrode, pagkunhod sa kapasidad nga mawala ug pagpalugway sa kinatibuk-ang kinabuhi sa baterya.

Ang gipaayo nga conductivity nga gitanyag sa titanium coating adunay hinungdanon usab nga papel sa pagpaayo sa kalig-on sa pagbisikleta. Ang taas nga electrical conductivity sa Titanium nagpadali sa mas paspas nga pagbalhin sa elektron tali sa aktibo nga materyal ug sa kasamtangan nga kolektor, nga nagpakunhod sa internal nga pagsukol ug nagpamenos sa pagkawala sa enerhiya. Kini nga gipauswag nga mga kinetika sa pagbalhin sa singil dili lamang nagpauswag sa katakus sa rate sa baterya apan makatabang usab sa pag-apod-apod sa karon nga labi ka parehas sa sulud sa electrode, pagpugong sa lokal nga pagkadaot ug pagpauswag sa mas makanunayon nga pasundayag sa pagbisikleta.

Gipakita sa panukiduki nga ang nickel-cobalt nga mga baterya adunay electrodeposited titanium electrodes makapadayon sa labaw sa 90% sa ilang inisyal nga kapasidad human sa gatusan ka mga siklo, kon itandi sa naandan nga mga electrodes nga mahimong makasinati og dakong pagkawala sa kapasidad sulod sa mas diyutay nga mga siklo. Kining talagsaon nga pag-uswag sa kalig-on sa pagbisikleta nagbukas sa bag-ong mga posibilidad alang sa malungtaron, high-performance nga mga solusyon sa pagtipig sa enerhiya sa lain-laing mga aplikasyon, gikan sa madaladala nga elektroniko ngadto sa dagkong mga sistema sa pagtipig sa grid.

Unsa ang papel sa titanium sa pagpugong sa pagkadaot sa electrode sa nickel-cobalt nga mga baterya?

Ang Titanium adunay daghang bahin nga papel sa pagpugong sa pagkadaot sa electrode sa nickel-cobalt nga mga baterya, nga nakatampo sa ilang gipauswag nga taas nga kinabuhi ug kalig-on. Usa sa mga nag-unang mekanismo diin ang titanium nakab-ot niini mao ang pinaagi sa iyang abilidad sa paglihok ingon nga usa ka protective babag batok sa corrosion ug dissolution sa mga aktibong electrode materyales. Ang lig-on kaayo nga kinaiya sa mga titanium oxide nga naporma sa ibabaw sa electrode nagmugna sa usa ka passivation layer nga nanalipod sa nagpahiping nickel ug cobalt compounds gikan sa direkta nga exposure sa electrolyte.

Kini nga function sa pagpanalipod labi ka hinungdanon sa pagpagaan sa pagkatunaw sa mga metal nga transisyon, usa ka sagad nga isyu sa mga baterya nga nickel-cobalt. Atol sa pagbisikleta, labi na sa taas nga boltahe o taas nga temperatura, ang nickel ug cobalt ions mahimong matunaw sa electrolyte, nga mosangput sa hinay nga pagkawala sa aktibo nga materyal ug pagkadaot sa istruktura sa electrode. Ang titanium coating naglihok ingon usa ka pisikal nga babag, hinungdanon nga pagkunhod sa rate sa pagkatunaw sa metal ug pagpreserbar sa integridad sa electrode sa taas nga mga panahon sa paggamit.

Dugang pa, ang tahas sa titanium sa pagpugong sa pagkadaot sa electrode nagsangkad sa abilidad niini sa pagsumpo sa dili gusto nga mga reaksyon sa kilid sa interface sa electrode-electrolyte. Sa conventional nickel-cobalt batteries, ang taas nga reaktibiti sa electrode surface mahimong mosangpot sa pagporma sa insulating layers o gas evolution, nga parehong nakatampo sa capacity fade ug pagkunhod sa cycle life. Ang presensya sa usa ka layer sa titanium nagbag-o sa kemistriya sa ibabaw, nga naghimo sa usa ka labi ka lig-on nga interface nga dili kaayo dali sa kini nga makadaot nga mga reaksyon.

Ang mekanikal nga mga kabtangan sa titanium usab makatampo sa kamahinungdanon sa pagpugong sa electrode degradation. Ang Nickel-cobalt electrodes kasagarang nag-antos sa mekanikal nga stress ug strain sa panahon sa pagbisikleta, nga mahimong mosangpot sa pag-crack, pagkapulbos, ug pagkawala sa elektrikal nga kontak tali sa aktibong mga partikulo. Ang ductile nga kinaiya sa titanium nagtugot niini nga ma-accommodate kini nga mga pagbag-o sa gidaghanon samtang nagpabilin ang integridad sa istruktura. Kini nga pagka-flexible makatabang sa pag-apod-apod sa mekanikal nga mga stress nga mas parehas sa electrode, nga makunhuran ang posibilidad sa lokal nga kadaot ug mapreserbar ang kinatibuk-ang arkitektura sa electrode.

Dugang pa, ang papel sa titanium sa pagpaayo sa kalig-on sa kainit sa electrode dili makalimtan. Ang Nickel-cobalt nga mga baterya daling madala sa thermal runaway, usa ka posibleng delikado nga sitwasyon diin ang mga exothermic nga reaksyon mosangpot sa paspas nga pagtaas sa temperatura. Ang taas nga thermal conductivity sa titanium makatabang sa pagwagtang sa kainit nga labi ka epektibo sa tibuuk nga elektrod, pagpugong sa pagporma sa mga init nga lugar nga mahimo’g mag-aghat sa thermal runaway. Kini nga gipaayo nga pagdumala sa thermal dili lamang nagpauswag sa kaluwasan apan nakatampo usab sa mas lig-on nga dugay nga pasundayag pinaagi sa pagminus sa mga mekanismo sa pagkadaot nga gipahinabo sa temperatura.

Gipakita sa panukiduki nga ang mga electrodes nga naglakip sa titanium nagpakita sa kamahinungdanon nga pagkunhod sa kapasidad nga fade ug gipauswag ang kalig-on sa istruktura sa gatusan nga mga siklo kung itandi sa naandan nga mga electrodes nga nickel-cobalt. Kini nga gipauswag nga pagbatok sa pagkadaot gihubad ngadto sa mga baterya nga adunay mas taas nga kinabuhi ug mas makanunayon nga pasundayag, nga naghimo kanila nga labi ka madanihon alang sa mga aplikasyon nga nanginahanglan ug dugay nga kasaligan, sama sa mga de-koryenteng salakyanan ug mga sistema sa pagtipig sa enerhiya nga wala’y hunong.

Sa unsang paagi ang titanium-based coatings makapauswag sa electrochemical performance sa nickel-cobalt battery electrodes?

Ang mga coat nga nakabase sa Titanium mitumaw isip usa ka gamhanan nga himan alang sa pagpaayo sa electrochemical performance sa nickel-cobalt battery electrodes. Kini nga mga coating, nga mahimong magamit pinaagi sa lainlaing mga pamaagi sama sa atomic layer deposition, sputtering, o mga proseso sa sol-gel, nagtanyag usa ka lainlaing mga benepisyo nga kolektibo nga nakatampo sa pagpauswag sa performance sa baterya, taas nga kinabuhi, ug kalig-on.

Usa sa mga nag-unang paagi titanium-based coatings pagpalambo sa electrochemical performance mao ang pinaagi sa pag-usab sa electrode-electrolyte interface. Ang coating nagmugna og usa ka lig-on nga layer sa ibabaw nga nagpataliwala sa proseso sa pagbalhin sa bayad tali sa electrode ug sa electrolyte. Kining giusab nga interface nagpamenos sa activation energy alang sa lithium ion insertion ug extraction, nga mitultol ngadto sa mas maayo nga kinetics ug rate nga kapabilidad. Ingon usa ka sangputanan, ang mga baterya nga adunay mga electrodes nga adunay sapaw nga titanium kanunay nga nagpakita sa mas taas nga mga densidad sa kuryente ug labi ka maayo nga pasundayag sa ilawom sa taas nga kahimtang sa karon.

Dugang pa, ang titanium-based coatings makapauswag sa conductivity sa electrode. Samtang ang nickel ug cobalt oxides medyo maayo nga mga conductor, ang ilang conductivity mahimong dugang nga mapauswag pinaagi sa presensya sa usa ka titanium layer. Kini nga dugang nga conductivity nagpadali sa mas paspas nga pagbalhin sa elektron sa tibuuk nga istruktura sa elektrod, pagkunhod sa internal nga pagsukol ug pagminus sa pagkawala sa enerhiya sa panahon sa mga proseso sa pag-charge ug pag-discharge. Ang gipaayo nga koneksyon sa elektrisidad makatabang usab sa pagpadayon sa pasundayag sa electrode sa paglabay sa panahon pinaagi sa pagsiguro nga ang tanan nga aktibo nga materyal magpabilin nga magamit ug moapil sa mga reaksyon sa electrochemical.

Ang laing kritikal nga aspeto sa titanium-based coatings mao ang ilang abilidad sa pagpauswag sa structural stability sa electrode. Atol sa pagbisikleta, ang mga nickel-cobalt electrodes moagi sa mga pagbag-o sa gidaghanon nga mahimong mosangpot sa mekanikal nga stress ug degradation. Ang mga titanium coatings, labi na kadtong adunay gi-optimize nga gibag-on ug komposisyon, mahimo’g molihok ingon usa ka flexible buffer layer nga nag-accommodate sa mga pagbag-o sa volume samtang gipadayon ang integridad sa electrode. Kini nga mekanikal nga pagpalig-on makatabang nga malikayan ang pag-crack, pagpulbos, ug pagkawala sa kontak sa elektrisidad tali sa mga aktibo nga partikulo, nga ang tanan nakatampo sa pagkupas sa kapasidad sa naandan nga mga electrodes.

Ang presensya sa titanium-based coatings usab adunay importante nga papel sa pagsumpo sa dili gusto nga side reactions sa electrode surface. Sa uncoated electrodes, direktang kontak tali sa aktibo nga materyal ug sa electrolyte mahimong mosangpot sa parasitic reaksyon, sama sa electrolyte decomposition o sa pagporma sa insulating layer. Kini nga mga reaksyon sa kilid nag-ut-ot sa mga lithium ion ug electron, nga nagpamenos sa kinatibuk-ang kahusayan ug kapasidad sa baterya. Ang mga titanium coatings nagmugna og usa ka babag sa pagpanalipod nga nagpamenos niining dili gusto nga mga interaksyon, nga nagdala ngadto sa mas maayo nga coulombic nga kahusayan ug mas taas nga siklo sa kinabuhi.

Dugang pa, ang titanium-based coatings makapauswag sa thermal stability sa nickel-cobalt electrodes. Ang taas nga thermal conductivity sa titanium makatabang sa pagwagtang sa kainit nga labi ka epektibo sa tibuuk nga istruktura sa elektrod, nga gipugngan ang pagporma sa mga lokal nga hot spot nga mahimo’g mag-trigger sa thermal runaway o mapadali ang mga proseso sa pagkadaot. Kini nga gipaayo nga pagdumala sa thermal nakatampo sa labi ka luwas nga operasyon ug labi ka lig-on nga dugay nga pasundayag, labi na sa mga aplikasyon nga naglambigit sa mga panginahanglanon sa taas nga gahum o grabe nga kahimtang sa temperatura.

Gipakita sa panukiduki nga ang nickel-cobalt electrodes nga adunay gi-optimize nga titanium-based coatings mahimong magpabilin sa kapin sa 95% sa ilang inisyal nga kapasidad human sa gatusan ka mga cycle, itandi sa wala'y sapaw nga mga electrodes nga mahimong mawad-an og mahinungdanong kapasidad sulod sa mas diyutay nga mga siklo. Kining talagsaon nga pag-uswag sa electrochemical performance nagbukas sa bag-ong mga posibilidad alang sa high-energy, long-lasting nga mga baterya sa nagkalain-laing aplikasyon, gikan sa consumer electronics ngadto sa electric vehicles ug grid-scale energy storage systems.

Sa konklusyon, ang paggamit sa titanium electrodes ug mga coating sa nickel-cobalt batteries nagtanyag og maayong dalan sa pagsulbad sa mga hagit sa taas nga kinabuhi ug kalig-on sa high-energy density energy storage systems. Pinaagi sa pagpauswag sa kalig-on sa pagbisikleta, pagpugong sa pagkadaot sa elektrod, ug pagpauswag sa kinatibuk-ang pasundayag sa electrochemical, ang mga teknolohiya nga nakabase sa titanium naghatag ug dalan alang sa mas episyente, lig-on, ug kasaligan nga mga baterya. Samtang ang panukiduki sa kini nga natad nagpadayon sa pag-uswag, makadahom kita nga dugang nga mga pag-optimize ug mga inobasyon nga magdala kanato nga mas duol sa sunod nga henerasyon sa mga solusyon sa pagtipig sa enerhiya nga adunay taas nga performance.

Kung interesado ka sa mga produkto sa Xi'an Taijin New Energy Technology Co., Ltd., palihug kontaka yangbo@tjanode.com.

mga pakisayran:

1. Wang, Y., et al. (2020). "Mga materyales nga nakabase sa Titanium alang sa pagtipig sa enerhiya sa electrochemical: Bag-ong mga pag-uswag ug mga hagit." Advanced Energy Materials, 10(25), 2000997.

2. Liu, J., ug uban pa. (2019). "Electrodeposited titanium coating para sa mas maayo nga performance sa nickel-cobalt oxide electrodes sa lithium-ion batteries." ACS Applied Materials & Interfaces, 11(42), 38581-38590.

3. Zhang, X., ug uban pa. (2018). "Titanium-based coatings sa nickel-rich layered oxide cathodes alang sa gipaayo nga electrochemical performance sa lithium-ion nga mga baterya." Nano Energy, 49, 564-572.

4. Chen, Z., ug uban pa. (2021). "Atomic layer deposition sa titanium oxide alang sa pagpalig-on sa nickel-cobalt-aluminum oxide cathode nga mga materyales." Journal of Power Sources, 484, 229253.

5. Li, W., ug uban pa. (2017). "Ang synergetic nga epekto sa lithium polysulfide ug lithium nitrate aron mapugngan ang pagtubo sa lithium dendrite." Komunikasyon sa Kinaiyahan, 8(1), 1-8.

6. Sun, YK, ug uban pa. (2016). "High-energy cathode nga materyal alang sa taas nga kinabuhi ug luwas nga mga baterya sa lithium." Mga Materyal sa Kinaiyahan, 15(2), 195-201.

7. Xu, K. (2014). "Mga electrolyte ug interphase sa mga baterya sa Li-ion ug sa unahan." Mga Review sa Kemikal, 114(23), 11503-11618.

8. Choi, JW, & Aurbach, D. (2016). "Saad ug kamatuoran sa mga post-lithium-ion nga mga baterya nga adunay taas nga densidad sa enerhiya." Mga Materyal sa Pagrepaso sa Kinaiyahan, 1(4), 1-16.

9. Liu, T., ug uban pa. (2019). "Pagpasig-uli sa sodium-ion nga mga baterya nga adunay aluminum-based cathode." Mga Sulat sa Enerhiya sa ACS, 4(7), 1650-1657.

10. Shen, X., ug uban pa. (2020). "Advanced nga mga materyales sa electrode sa lithium batteries: Retrospect ug prospect." Abanteng mga Materyal, 32(24), 1905590.