Titaanipõhised materjalidon laetavate liitium-ioonakude valdkonnas laialdaselt uuritud nende stabiilse struktuuri, suurepärase tsükli jõudluse, rikkalike maakooreressursside, madalate kulude ja mittetoksilisuse tõttu. Kuna naatriumioonakude ja liitiumioonakude töömehhanismid on sarnased, on titaanipõhiseid materjale laialdaselt kasutatud ka naatriumioonakude elektroodimaterjalide uurimisel. Lisaks on titaanipõhistel materjalidel naatriumioonakudes madalam laadimis- ja tühjenemispinge platvorm, mis on äratanud palju tähelepanu nende rakendusuuringutes negatiivse elektroodi väljas. Praegu on titaanipõhiste materjalide uurimispunktid peamiselt keskendunud sellistele materjalidele nagu titaandioksiid, liitiumtitanaat, naatriumtitanaat ja naatriumtitaanfosfaat. Viimastel aastatel on teadlaste asjakohane töö olnud peamiselt titaanil põhinevate negatiivsete elektroodide materjalide oksüdatsiooni/redutseerimise mehhanismi ja elektrokeemilise jõudluse optimeerimise uurimine. Selles jaotises tutvustatakse peamiselt mitmete titaanil põhinevate negatiivsete elektroodide materjalide põhiomadusi ja kristallstruktuure ning selgitatakse materjalide modifikatsiooniuuringuid, elektrokeemilist jõudlust ja naatriumi säilitamise mehhanismi.
Ti02 negatiivse elektroodi materjal
Titaandioksiid on pälvinud laialdast tähelepanu kui tüüpiline sisseehitatud negatiivne elektrood materjal liitiumioonakude jaoks tänu oma eelistele, nagu stabiilne struktuur, mittetoksilisus, madal hind ja materjalide rohkus. Ti02 koosneb Ti06 oktaeedrist ja Ti4+. Ti02 polümorf on seotud Ti06 oktaeedri ühendusviisiga. Praegused uurimistüübid hõlmavad peamiselt anataasi-, rutiili-, pronksi- ja brookiiditüüpe, kristallstruktuuri. Rutiil Ti02 on tetragonaalne kristallisüsteem. Ti-aatom asub võre keskel ja kuus hapnikuaatomit asuvad oktaeedri nurkades. Iga oktaeedr on ühendatud ümbritseva kümne oktaeedriga, millest kaheksal on ühised nurgad ja kahel serval. Iga kaks Ti02 molekuli moodustavad ühikraku. Anataasi Ti02 struktuur on samuti tetragonaalne kristallisüsteem, milles iga oktaeeder on ühendatud ümbritseva kaheksa oktaeedriga, millest neljal on ühised servad ja neljal jagatud nurgad. Neli Ti02 moodustavad ühikelemendi. Brookite TiO2 kuulub ortorombilisesse süsteemi. Kuus TiO2 moodustavad ühikelemendi ja struktuur on ebastabiilne. Seetõttu on brookite TiO2 looduses suhteliselt haruldane. Nendest kristallfaasidest on rutiilifaas kõige stabiilsem. Anataasi ja brookiidi TiO2 saab pärast kõrgel temperatuuril kuumutamist muuta rutiili faasiks pöördumatu eksotermilise reaktsiooni kaudu. Kuigi Na+ raadius on suurem kui Li+ oma, on anataasi võres oleva Na aktivatsioonibarjäär peaaegu sama, mis Li oma, on enamik uurimistulemusi keskendunud anataasile TiO2. Lisaks on TiO2 erinevate kristallvormide hulgas looduslik anataas TiO2 üks varasemaid põhistruktuure Li kinnistamiseks.
Kuigi TiO2-l on palju eeliseid, nagu madal hind ja stabiilne struktuur, on sellel naatriumioonakude negatiivses elektroodis kasutamisel siiski palju puudusi. Näiteks kuna Ti4+ ei sisalda TiO2-s d elektrone, on kõik TiO2 kristallvormid elektroonilised isolaatorid, mis piirab oluliselt TiO2 elektrokeemilist jõudlust naatriumioonakudes. Samal ajal ei ole TiO2 enda mõningate defektide tõttu koos Na+ suure raadiuse ja aeglase ülekandekiirusega ka selle naatriumisalvestusvõime ideaalne. Seetõttu keskenduvad paljud praegused TiO2 käsitlevad uuringud TiO2 elektroonilise juhtivuse ja ioonjuhtivuse parandamisele materjali nanosuuruse, liidese muutmise, ioonide dopingu, erinevat tüüpi C-komposiitide ning morfoloogia ja struktuuri optimeerimise kaudu.
Naatriumioonakudes kasutatakse negatiivse elektroodi materjalina amorfset TiO2. Amorfseid TiO2 nanotorusid kasvatatakse otse titaanfooliumil ning saadud materjali kasutatakse naatriumioonakude negatiivse elektroodina. Pööratav erimaht võib ulatuda 150 mA·h·g-1-ni ja akul on suurepärane tsükli jõudlus.
Lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust. Aitäh
Nicole
Ettevõte: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Riik: Hiina
Lisa: Baoti tee, Jintai, Baoji linn, Shaanxi, Hiina
Cell:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Veebisait: www.jm-titanium.com
