Прелитирирование нанопровода
Для ограничения снижения проводимости и структурных изменений нанопроволок в процессе лифтинга/разлифовки и дальнейшего улучшения электрохимических характеристик в качестве осуществимого метода рассматривается прелитирование, которое повышает обратимую емкость, а также циклическую стабильность материалов наноразмерных электродов и облегчает диффузию Li+ за счет расширенного пространства слоя.
Прелитирование было применено в Si/углеродных нанотрубках, Si нанопроволоках, нанорешетках MoO3, нанопроволоках Li2MnO3 и др. Реверсивность нанопроволочных электродов может быть значительно улучшено за счет контроля количества Li, применяемого в процессе прелитирования или усиления реакции литирования. Гидротермически синтезированные нанопрессеты α-MoO3 были успешно литированы вторичной реакцией с раствором LiCl при сохранении их кристаллической структуры и морфологии поверхности.
Литированные нанореплики MoO3 продемонстрировали отличную циклическую способность, сохраняя 92% емкости после 15 циклов, в то время как нелитированные нанореплики сохранили только 60%. Измерения были увеличены почти на два порядка величины по сравнению с нелитиевым наноремнем MoO3 (10-4 S см-1), что позволяет предположить, что ионы лития вводились в слои MoO3 во время литья.
Электродные материалы, пропускающие конверсионную реакцию, могут достичь большой емкости, но быстрое выцветание емкости является препятствием, которое влияет на перспективность их применения. Соединения лития, в основном Li2O и Li2S, образующиеся внутри материалов в процессе литирирования, могут вызвать большое объемное расширение и механический разрыв пласта. Для преодоления этого ограничения при литье нанопроволоки MnO2 была получена прелитированная нанопроволока Li2MnO3. Реверсивная емкость может достигать 1279 mAh g-1 при плотности тока 0,5 A g-1 после 500 циклов, что значительно выше, чем у чистых нанопроволок MnO2 и других коммерческих анодных материалов. Прелитирование нанопроволок MnO2 буферизировала изменения структуры и обеспечила новый метод получения более качественных конверсионных реакционных материалов.
Кроме того, методом топотактического литерования нанопроволок H2V3O8 были синтезированы сверхдлинные нанопровода LiV3O8. Катод LiV3O8 из нанопроволок показал отличные высокоскоростные характеристики и циклическую стабильность.
Отличная производительность может быть объяснена низким сопротивлением при перезарядке, хорошей структурной стабильностью, большой площадью поверхности и подходящей степенью кристалличности. Прелитирование CNTs и Si нанопроволок также продемонстрировало ингибирующее воздействие на образование слоя границы раздела твердых электролитов (SEI), что приводит к меньшей необратимой потере емкости и хорошей циклической работе. Технология прелитирования раскрывает потенциал применения при конструировании более качественных нанопроволочных электродов.
Коаксиальная структура
Коаксиальные структуры содержат две категории:
- ядро-оболочка
- желток-оболочка
Структуры ядро-оболочка называют внутренним ядром, окруженным другими материалами, как оболочкой. Как правило, ядро является основным компонентом с функциональными свойствами, в то время как внешняя оболочка выступает в качестве защитного слоя для усиления характеристик ядра или привнесения новых свойств. Слой оболочки должен быть проницаем для ионов лития, что позволяет поддерживать диффузию ионов лития в активных материалах. Структуры "ядро-оболочка" обладают многими желательными свойствами:
- защита сердечника от внешних изменений окружающей среды и уменьшение побочных реакций
- ограничение объёмного расширения и поддержание структурной целостности
- предотвращение агрегации сердечника с крупными частицами.
В качестве слоев покрытия обычно выбираются проводящие полимеры и углеродистые материалы, поскольку их высокая проводимость увеличивает перенос электронов, а высокая гибкость может высвобождать внутреннюю деформацию при интеркаляции ионов лития. Нанопровода β-AgVO3/PANI синтезированы методом химической окислительной полимеризации и межфазной окислительно-восстановительной реакции на основе нанопровода β-AgVO3.
Продолжение...