Melyek a különféle katód anyagok?

A katód anyagok általában a korlátozó tényező, amikor megbízható lítium-ion akkumulátorokat készítenek.Az egyre növekvő használat során újratölthető akkumulátorokkal a tudósok továbbra is olyan katód anyagokat keresnek, amelyek a nagy teljesítményt kombinálják a biztonságos működéssel.Az alkalmazástól függően különféle anyagokat használnak.A fogyasztói készülékek akkumulátorai már régóta használtak kobalt -oxidot fő katód anyagként, és a vas -foszfát kereslet az elektromos autók elemeihez.A reakció nem okoz fázisváltozást az érintett anyagok egyikében.A gáz-, folyadék- és szilárd fázisuk közötti anyagok cseréjéhez szükséges extra energia nem praktikussá teszi az ilyen változást magában foglaló akkumulátor megtervezését.Az újratölthető lítium akkumulátorok korai verziói az olvadt ként használták katódként, amelyet olvadt só vesz körül, amely 842 fokos Fahrenheit (450 Celsius fok) volt.Ezek az akkumulátorok nagy teljesítményt nyújthatnak, de a folyékony anyagok elválasztása túl sok problémát jelentett.A kutatók gyakorlati módszert kerestek a kén katód anyagként történő felhasználására.Annak érdekében, hogy az akkumulátor működjön, a katódnak erős elektromos töltéssel kell rendelkeznie a másik elektródhoz, az anódhoz.Ehhez magas oxigéntartalommal rendelkező anyag szükséges.Ez az anyag potenciálisan nagyon éghető, különösen akkor, ha az akkumulátoron belüli kémiai reakcióval gyakran társítják a hőt.

Ez a katódok kénvegyületek iránti érdeklődés egyik oka.A kénnek oxigén elektromos tulajdonságai vannak, volatilitása nélkül.A kénvegyületek problémája az, hogy rövidebb élettartamú katódokat állítanak elő, mivel kémiai reakcióik olyan melléktermékeket hagynak, amelyek feloldódnak az elektrolit anyagba, amely elválasztja a két elektródot.Azok a kutatók, akik feladták az olvadt kén használatának gondolatát.Ezen vegyületek közül a legkönnyebb, a titán -diszulfidot általában ebben az évtizedben használták.Körülbelül 1980-ban váltotta fel lítium-kobalt-oxidot, amely az első igazán sikeres lítium-ion akkumulátort hozta létre.

A kobalt -oxid a domináns katód anyag a piacon, és általában a mobiltelefonok és a laptop számítógépek újratölthető akkumulátoraiban használják.Az olyan orvosi berendezésekben, mint a szív defibrillátorok, az ezüst vanádium -oxidot használják a katódok számára.Az ilyen típusú akkumulátor kémiai reakciójának mellékterméke van, és ez javítja az ütközők vezetőképességét.Ennek egyik oka az, hogy az ezekből a vegyületekből készített katódokkal rendelkező akkumulátorok 10 perc alatt gyorsan feltölthetők.A nikkelátból készült katódokkal rendelkező sejtek a legnagyobb energia sűrűséggel rendelkeznek.Ez a nagy energia sűrűség azt jelenti, hogy eredendően nem olyan biztonságosak, mint a vas -foszfát vagy a lítium -titán akkumulátorok.