วัสดุแคโทดชนิดต่าง ๆ คืออะไร?

วัสดุแคโทดมักจะเป็นปัจจัย จำกัด เมื่อพูดถึงการทำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เชื่อถือได้ด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในการใช้งานที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ นักวิทยาศาสตร์ยังคงแสวงหาวัสดุแคโทดที่รวมเอาต์พุตสูงเข้ากับการทำงานที่ปลอดภัยมีการใช้วัสดุที่หลากหลายขึ้นอยู่กับการใช้งานแบตเตอรี่สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภคใช้โคบอลต์ออกไซด์เป็นเวลานานเป็นวัสดุแคโทดหลักและเหล็กฟอสเฟตเป็นที่ต้องการแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

คุณภาพที่พึงประสงค์ในวัสดุแคโทดคือพวกเขาเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับที่สามารถผลิตแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้และสิ่งนี้ปฏิกิริยาไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างวัสดุใด ๆ ที่เกี่ยวข้องพลังงานพิเศษที่จำเป็นในการเปลี่ยนวัสดุระหว่างเฟสก๊าซของเหลวและของแข็งทำให้ไม่สามารถออกแบบแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้รุ่นแรก ๆ ใช้กำมะถันหลอมเหลวเป็นแคโทดล้อมรอบด้วยเกลือหลอมเหลวที่ 842 องศาฟาเรนไฮต์ (450 องศาเซลเซียส)แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถให้ผลผลิตสูง แต่การแยกวัสดุของเหลวแยกออกเป็นปัญหามากเกินไปนักวิจัยได้มองหาวิธีการใช้งานจริงในการใช้ซัลเฟอร์เป็นวัสดุแคโทด

หนึ่งในความยากลำบากในการพัฒนาวัสดุแคโทดที่ดีขึ้นคือความผันผวนโดยธรรมชาติเพื่อให้แบตเตอรี่ทำงานได้แคโทดจะต้องมีประจุไฟฟ้าที่แข็งแกร่งเกี่ยวกับอิเล็กโทรดอื่น ๆ ขั้วบวกสิ่งนี้ต้องการสารที่มีปริมาณออกซิเจนสูงวัสดุดังกล่าวอาจติดไฟได้มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับความร้อนที่มักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่

นี่คือหนึ่งในสาเหตุของความสนใจในสารประกอบซัลเฟอร์สำหรับแคโทดซัลเฟอร์มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ oxygens โดยไม่มีความผันผวนปัญหาเกี่ยวกับสารประกอบกำมะถันคือพวกเขาผลิตแคโทดที่มีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีของพวกเขาทำให้ผลพลอยได้ที่ละลายในวัสดุอิเล็กโทรไลต์ที่แยกขั้วไฟฟ้าทั้งสอง

ในต้นปี 1970นักวิจัยที่เลิกใช้ความคิดที่จะใช้กำมะถันหลอมเหลวสารประกอบไทเทเนียมที่เบาที่สุดเหล่านี้มักใช้กันทั่วไปในช่วงทศวรรษนี้มันถูกแทนที่ในปี 1980 โดยลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ซึ่งผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก

โคบอลต์ออกไซด์เป็นวัสดุแคโทดที่โดดเด่นในตลาดและมักใช้ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ของโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปในอุปกรณ์การแพทย์เช่นเครื่องกระตุ้นหัวใจหัวใจ, ซิลเวอร์วานาเดียมออกไซด์มักใช้สำหรับแคโทดแบตเตอรี่ประเภทนี้มีเงินเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาทางเคมีและสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มค่าการนำไฟฟ้า batterys

เหล็กฟอสเฟตและในระดับที่น้อยกว่าลิเธียมไททาเนตได้รับความสนใจจากผู้ผลิตรถยนต์เป็นวัสดุแคโทดที่มีศักยภาพสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเหตุผลหนึ่งสำหรับเรื่องนี้เป็นเพราะแบตเตอรี่ที่มีแคโทดที่ทำจากสารประกอบเหล่านี้สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็วในเวลาไม่กี่นาทีเซลล์ที่มีแคโทดที่ทำจากนิกเกิลมีความหนาแน่นพลังงานสูงสุดความหนาแน่นของพลังงานสูงนี้หมายความว่าพวกมันไม่ปลอดภัยเท่ากับแบตเตอรี่เหล็กฟอสเฟตหรือลิเธียมไททาเนต