วัสดุที่ใช้ไทเทเนียมได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในด้านแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟได้เนื่องจากมีโครงสร้างที่มั่นคง ประสิทธิภาพของวงจรที่ยอดเยี่ยม ทรัพยากรเปลือกโลกที่อุดมสมบูรณ์ ต้นทุนต่ำ และไม่เป็นพิษ เนื่องจากกลไกการทำงานของแบตเตอรี่โซเดียมไอออนและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความคล้ายคลึงกัน วัสดุที่ใช้ไททาเนียมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่โซเดียมไอออน นอกจากนี้ วัสดุที่ใช้ไททาเนียมมีแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าประจุและคายประจุที่ต่ำกว่าในแบตเตอรี่โซเดียมไอออน ซึ่งดึงดูดความสนใจเป็นอย่างมากในการวิจัยการประยุกต์ใช้งานในสนามอิเล็กโทรดเชิงลบ ปัจจุบัน จุดสนใจการวิจัยในวัสดุที่ใช้ไทเทเนียมส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่วัสดุเช่นไทเทเนียมไดออกไซด์ ลิเธียมไททาเนต โซเดียมไททาเนต และโซเดียมไทเทเนียมฟอสเฟต ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา งานที่เกี่ยวข้องของนักวิจัยส่วนใหญ่คือการสำรวจกลไกการเกิดออกซิเดชัน/การลด และการเพิ่มประสิทธิภาพของประสิทธิภาพเคมีไฟฟ้าของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบที่ใช้ไททาเนียม ในส่วนนี้ส่วนใหญ่จะแนะนำคุณสมบัติพื้นฐานและโครงสร้างผลึกของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ไททาเนียมหลายชนิด และอธิบายการวิจัยการดัดแปลง สมรรถนะทางเคมีไฟฟ้า และกลไกการจัดเก็บโซเดียมของวัสดุ
วัสดุอิเล็กโทรดลบ Ti02
ไทเทเนียมไดออกไซด์ดึงดูดความสนใจอย่างกว้างขวางในฐานะวัสดุอิเล็กโทรดลบแบบฝังทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากมีข้อดี เช่น โครงสร้างที่มั่นคง ปลอดสารพิษ ราคาต่ำ และมีวัสดุมากมาย Ti02 ประกอบด้วย Ti06 ทรงแปดหน้าและ Ti4+ โพลีมอร์ฟของ Ti02 เกี่ยวข้องกับโหมดการเชื่อมต่อของ Ti06 octahedron ประเภทการวิจัยในปัจจุบันส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทแอนาเทส, รูไทล์, บรอนซ์และบรูไคต์, โครงสร้างผลึก Rutile Ti02 เป็นระบบคริสตัล tetragonal อะตอม Ti ตั้งอยู่ที่ศูนย์กลางของโครงตาข่าย และอะตอมออกซิเจนทั้ง 6 อะตอมอยู่ที่มุมของทรงแปดหน้า แปดหน้าแต่ละอันเชื่อมต่อกับแปดแปดหน้าที่อยู่รอบๆ โดยแปดหน้ามีมุมร่วมกันและสองด้านมีขอบร่วมกัน ทุกๆ สองโมเลกุลของ Ti02 จะรวมกันเป็นเซลล์หน่วย โครงสร้างของแอนาเทส Ti02 ยังเป็นระบบผลึกแบบ tetragonal โดยที่ทรงแปดหน้าแต่ละอันเชื่อมต่อกับแปดหน้าแปดหน้าที่อยู่รอบๆ โดยสี่ในนั้นใช้ขอบร่วมกันและสี่มุมใช้ร่วมกัน Ti02 สี่อันก่อตัวเป็นเซลล์หน่วย Brookite TiO2 อยู่ในระบบออร์โธฮอมบิก Six TiO2 ก่อตัวเป็นหน่วยเซลล์ และโครงสร้างไม่เสถียร ดังนั้นบรูไคต์ TiO2 จึงค่อนข้างหายากในธรรมชาติ ในบรรดาเฟสคริสตัลเหล่านี้ เฟสรูไทล์มีความเสถียรที่สุด แอนาเทสและบรูไคต์ TiO2 สามารถเปลี่ยนไปเป็นเฟสรูไทล์ได้โดยผ่านปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้หลังจากการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง แม้ว่ารัศมีของ Na+ จะมากกว่ารัศมีของ Li+ เนื่องจากอุปสรรคในการกระตุ้นของ Na ที่ฝังอยู่ในโครงตาข่ายแอนาเทสนั้นเกือบจะเท่ากับรัศมีของ Li ผลการวิจัยส่วนใหญ่จึงมุ่งเน้นไปที่แอนาเทส TiO2 นอกจากนี้ ในบรรดารูปแบบผลึกต่างๆ ของ TiO2 นั้น แอนาเทส TiO2 ธรรมชาติเป็นหนึ่งในโครงสร้างหลักแรกสุดสำหรับการฝัง Li
แม้ว่า TiO2 จะมีข้อดีหลายประการ เช่น ราคาต่ำและโครงสร้างที่มั่นคง แต่ก็ยังมีข้อบกพร่องหลายประการเมื่อใช้ในขั้วลบของแบตเตอรี่โซเดียมไอออน ตัวอย่างเช่น เนื่องจาก Ti4+ ไม่มีอิเล็กตรอน d ใน TiO2 รูปแบบผลึก TiO2 ทั้งหมดจึงเป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของ TiO2 ในแบตเตอรี่โซเดียมไอออนอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากข้อบกพร่องบางประการของ TiO2 เอง ประกอบกับรัศมีขนาดใหญ่ของ Na+ และอัตราการส่งผ่านที่ช้า ประสิทธิภาพการจัดเก็บโซเดียมจึงไม่เหมาะเช่นกัน ดังนั้น การศึกษาในปัจจุบันจำนวนมากเกี่ยวกับ TiO2 จึงมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงการนำไฟฟ้าและการนำไฟฟ้าของไอออนิกของ TiO2 ผ่านการปรับขนาดนาโนของวัสดุ การปรับเปลี่ยนส่วนต่อประสาน การเติมไอออน คอมโพสิต C ประเภทต่างๆ และสัณฐานวิทยา และการปรับโครงสร้างให้เหมาะสม
TiO2 อสัณฐานถูกใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบในแบตเตอรี่โซเดียมไอออน ท่อนาโน TiO2 แบบอสัณฐานปลูกโดยตรงบนฟอยล์ไทเทเนียม และวัสดุที่ได้รับจะถูกนำมาใช้เป็นขั้วลบของแบตเตอรี่โซเดียมไอออน ความจุเฉพาะแบบพลิกกลับได้สามารถเข้าถึง 150 mA·h·g-1 และแบตเตอรี่มีสมรรถนะรอบการทำงานที่ยอดเยี่ยม
ติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม ขอบคุณ
นิโคล
บริษัท: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
ประเทศ:จีน
เพิ่ม: ถนน Baoti, Jintai, เมือง Baoji, มณฑลส่านซี, จีน
เซล:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
เว็บไซต์:www.jm-titanium.com
