تعزيز فوسفات الحديد الليثيوم المنغنيزي (LMFP) لأداء البطارية الفائقة

Dec 29,2023

إتبعونا

الفئة:Blog

فوسفات الحديد مانغنيز الليثيوم (LMFP) هو عنصر محوري في أقطاب بطارية أيون الليثيوم الإيجابية، ويقدم مجموعة من المزايا مثل كثافة الطاقة العالية، والسلامة لا تشوب، وطبيعة فعالة نسبيا من حيث التكلفة. هذه الخصائص تصنف LMFP كترقية محتملة من فوسفات الحديد الليثيوم. وعلى الرغم من هذه المزايا، فإن التحديات المستمرة مثل انخفاض الموصلية الكهربائية وقدرة انتشار الليلي + أعاقت تطبيقها التجاري على نطاق واسع.

Lithium Manganese Iron Phosphate (LMFP)

Carbon Encapsulation: Augmenting Conductivity and Diffusion (باللغة الإنجليزية)

وتقنية تغليف الكربون، التي تنطوي على تغليف موحد لطبقات الكربون على سطح المادة، تمثل سبيلاً واعدًا لتعزيز عملية تكسية الكربون بالجسيمات الكبيرة جداً#39; أداء الكهروكيميائي. من خلال إنشاء مسارات فعالة لنشر الليثيوم + ورفع موصلية المواد، فإن تغليف الكربون يمنع في نفس الوقت توسع الجسيمات البلورية وتجميعها.

استخدام مصادر الكربون المختلفة -مثل الجلوكوز، السكروز، حمض الستريك، الجرافين، والأنابيب النانوية الكربونية -يؤثر بشكل كبير على فعالية هذه العملية. ومن الجدير بالذكر أن الأنابيب النانوية الكربونية، وأكسيد الغرافين المختزل، ومصادر الكربون المعقدة تظهر تأثيرات تعديل فائقة.

إن تلويث الذرات مثل S و N و P داخل غلاف الكربون يزيد من تحسين أداء LMFP. وقد أظهرت الدراسات أن منشطات النيتروجين تغير مورفولوجيا المواد وتقدم مواقع العيوب النشطة، مما يعزز من معاملات انتشار Li+ والموصلية. ومع ذلك، فإن الإفراط في تناول منشطات النيتروجين يمكن أن يؤدي إلى بلورات نانوية كبيرة، مما يعوق الأداء الكهروكيميائي.

وقد أظهرت المنشطات بالفسفور إمكانية كبيرة من خلال تيسير وفرة ناقلات الشحنات الإلكترونية الحرة، مما يعزز درجة التصريف للطلاء الكربوني ويكفل النقل السريع للإلكترونات. وتؤسس هذه التعديلات احتمالات تطبيق واسعة لمواد تصنيع صفائح الوقود الدهنية المحتوية على الفوسفور والمغطاة بالكربون.

طلاء هجين واستراتيجيات فعالة

وقد برز ابتكار طلاء هجين من خلال الجمع بين مواد الكربون والمواد الموصلة كاستراتيجية واعدة أخرى. وقد كشفت الأبحاث أن التركيب الهجين المناسب يوازن الموصلية الأيونية/الإلكترونية ويحسن الأداء الكهروكيميائي، مما يبين إمكانات هذا النهج.

Nanosizing and Morphology Control: Improving Interface and Performance (باللغة الإنجليزية)

ومن شأن خفض حجم الجسيمات المادية إلى مقياس النانومتر وتصميم أشكال محددة أن يعزز إلى حد كبير من نظام رصد الجسيمات في الغلاف الجوي#39; قدرة الشحن -التفريغ ومعدل الأداء. إن تنظيم حجم الجسيمات وتوجيهها أمر بالغ الأهمية لتحسين أداء المواد، وإظهار تحسن الأداء ومعدل الاستقرار الملحوظ للدوران.

الشبكات الموصلة الفريدة المنظمة داخل المواد تعطي أداء ممتاز لمواد LMFP. أثبتت الدراسات أن الشبكة الموصلة ثلاثية الأبعاد تعزز بشكل كبير من كفاءة انتشار أيون الليثيوم والموصلية الإلكترونية مقارنة بالنماذج ثنائية الأبعاد التقليدية.

حقن الأيونات: تعزيز التوصيل الداخلي

في حين أن تغليف الكربون يحسن التوصيل الخارجي، فإن الانتباه إلى طرق تعزيز التوصيل الداخلي لا يزال حاسما. تنشيط الأيونات داخل المادة يحث العيوب الشبكية، وتوسيع مسارات انتشار Li+ وزيادة كثافة الناقل، وبالتالي تعزيز الموصلية الداخلية.

Non-Stoichiometry: Restraining Anti-Site Defects (باللغة الإنجليزية)

تهدف البحوث على LMFP غير المتكافئة إلى كبح العيوب المضادة للموقع على طول مسارات انتشار Li+. تساعد النسب المثلى من المكونات في قمع الآثار السلبية، وتقليل حجم الجسيمات، وتعزيز توصيل المواد. إضافة الليثيوم المفرطة، مع ذلك، تزيد من معاوقة نقل الشحنة، مما يشير إلى الحاجة إلى نهج متوازن في استراتيجيات غير متكافئة.

وفي الأساس، فإن التفاعل بين تغليف الكربون، والتحجم النانوي، والتحكم في التشكل، وتنشيط الأيونات، وعدم التفاعل الكيميائي بمثابة استراتيجيات أساسية في تطوير مواد LMFP مما يبشر بإمكانات هائلة في تعزيز أداء بطارية الليثيوم -أيون.