Ano ang iba't ibang uri ng mga materyales sa katod?

Ang mga materyales sa katod ay karaniwang ang paglilimita ng kadahilanan pagdating sa paggawa ng maaasahang mga baterya ng lithium-ion.Sa mga rechargeable na baterya sa patuloy na pagtaas ng paggamit, ang mga siyentipiko ay patuloy na naghahanap ng mga materyales sa katod na pinagsama ang mataas na output na may ligtas na operasyon.Ang iba't ibang mga materyales ay ginagamit, depende sa application.Ang mga baterya para sa mga kasangkapan sa consumer ay matagal nang ginamit na cobalt oxide bilang kanilang pangunahing materyal na katod, at ang iron phosphate ay hinihiling para sa mga baterya ng kuryente.Ang reaksyon ay hindi nagiging sanhi ng pagbabago ng phase sa alinman sa mga materyales na kasangkot.Ang labis na enerhiya na kinakailangan upang baguhin ang mga materyales sa pagitan ng kanilang gas, likido at solidong mga phase ay ginagawang hindi praktikal na magdisenyo ng isang baterya na nagsasangkot ng tulad ng isang pagbabago.Ang mga maagang bersyon ng mga rechargeable na baterya ng lithium ay gumagamit ng tinunaw na asupre bilang isang katod, na napapaligiran ng tinunaw na asin na 842 degree Fahrenheit (450 degree Celsius).Ang mga baterya na ito ay maaaring magbigay ng isang mataas na output, ngunit ang pagpapanatiling hiwalay ng mga likidong materyales ay labis na isang problema.Ang mga mananaliksik ay naghahanap ng isang praktikal na pamamaraan ng paggamit ng asupre bilang isang materyal na katod.

Ang isa sa mga paghihirap sa pagbuo ng mas mahusay na mga materyales sa katod ay ang kanilang likas na pagkasumpungin.Upang gumana ang baterya, ang katod ay kailangang magkaroon ng isang malakas na singil sa koryente na may paggalang sa iba pang elektrod, ang anode.Nangangailangan ito ng isang sangkap na may mataas na nilalaman ng oxygen.Ang nasabing materyal ay potensyal na masunurin, lalo na kung pinagsama sa init na madalas na nauugnay sa reaksyon ng kemikal na nagaganap sa loob ng isang baterya.

Ito ang isa sa mga dahilan para sa interes sa mga compound ng asupre para sa mga cathode.Ang asupre ay may mga oxygens na de -koryenteng katangian nang walang pagkasumpungin nito.Ang problema sa mga compound ng asupre ay gumawa sila ng mga cathode na may mas maiikling lifespans, dahil ang kanilang mga reaksyon ng kemikal ay nag -iiwan ng mga byproducts na natunaw sa materyal na electrolyte na naghihiwalay sa dalawang electrodes.

Noong unang bahagi ng 1970, isang bagong pangkat ng mga compound ang lumitaw na iginuhit ang pansin ng atensyon ngAng mga mananaliksik na sumuko sa ideya ng paggamit ng tinunaw na asupre.Ang pinakamagaan sa mga compound na ito, titanium disulfide, ay karaniwang ginagamit sa dekada na ito.Ito ay pinalitan noong mga 1980 ng lithium cobalt oxide, na gumawa ng unang tunay na matagumpay na baterya ng lithium-ion.

Ang kobalt oxide ay ang nangingibabaw na materyal ng katod sa pamilihan at karaniwang ginagamit sa mga rechargeable na baterya ng mga cellphone at mga computer ng laptop.Sa mga medikal na kagamitan tulad ng cardiac defibrillator, ang pilak na vanadium oxide ay karaniwang ginagamit para sa mga cathode.Ang ganitong uri ng baterya ay may pilak bilang isang byproduct ng reaksyon ng kemikal nito, at pinapabuti nito ang kondaktibiti ng mga baterya.Ang isang dahilan para dito ay dahil ang mga baterya na may mga cathode na ginawa mula sa mga compound na ito ay maaaring mabilis na sisingilin nang ilang 10 minuto.Ang mga cell na may mga cathode na gawa sa nikelate ay may pinakamataas na density ng enerhiya.Ang mataas na density ng enerhiya na ito ay nangangahulugan na sila ay likas na hindi ligtas tulad ng bakal na pospeyt o lithium titanate baterya.