Progress reċenti ta 'Materjali bbażati fuq il-Boron fil-batterija tal-litju-kubrit
Awtur:LI Gaoran, LI Hongyang, ZENG Haibo
Laboratorju Ewlenin tal-MIIT ta 'Materjali u Mezzi Avvanzati tal-Wiri, Istitut ta' Materjali Optoelettroniċi Nano, Skola tax-Xjenza u Inġinerija tal-Materjali, Università tax-Xjenza u Teknoloġija ta 'Nanjing, Nanjing 210094
Astratt
Il-batteriji tal-litju-kubrit (Li-S) għandhom rwol kruċjali fl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija elettrokimika tal-ġenerazzjoni li jmiss minħabba d-densità għolja tal-enerġija u l-ispiża baxxa tagħha. Madankollu, l-applikazzjoni prattika tagħhom għadha mfixkla mill-kinetika kajmana u r-riversibbiltà baxxa tar-reazzjonijiet ta 'konverżjoni, li jikkontribwixxu għal kapaċità prattika relattivament baxxa, ineffiċjenza Coulombic, u instabbiltà taċ-ċikliżmu. F'dan ir-rigward, id-disinn razzjonali ta 'materjali funzjonali konduttivi, adsorbenti u katalitiċi jippreżenta mogħdija kritika biex tistabbilizza u tippromwovi l-elettrokimika tal-kubrit. Jibbenefikaw mill-istrutturi atomiċi u elettroniċi uniċi tal-boron, materjali bbażati fuq il-boron juru proprjetajiet fiżiċi, kimiċi u elettrokimiċi diversi u sintonizzabbli, u rċevew attenzjoni estensiva ta 'riċerka fil-batteriji Li-S. Dan id-dokument jirrevedi l-progress riċenti tar-riċerka ta 'materjali bbażati fuq il-boron, inkluż borophene, karbonju drogat bl-atomu tal-boron, boruri tal-metall u boruri mhux tal-metall f'batteriji Li-S, jikkonkludi l-problemi li fadal u jipproponi l-perspettiva ta' żvilupp futur.
Kliem ewlieni:batterija tal-litju-kubrit, boride, doping kimiku, borophene, effett shuttle, reviżjoni
L-iżvilupp ta 'enerġija rinnovabbli ekoloġika, l-iżvilupp ta' metodi avvanzati ta 'konverżjoni u ħażna tal-enerġija, u l-istabbiliment ta' sistema ta 'enerġija effiċjenti u nadifa huma għażliet inevitabbli biex jittrattaw il-kriżi tal-enerġija u t-tibdil fil-klima fid-dinja tal-lum. It-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija elettrokimika, rappreżentata minn batteriji, tista 'tikkonverti u taħżen enerġija nadifa ġdida u tutilizzaha f'forma aktar effiċjenti u konvenjenti, u għandha rwol importanti fil-promozzjoni tal-ekonomija tal-enerġija ekoloġika u l-iżvilupp sostenibbli [1,2]. Fost ħafna teknoloġiji ta 'batteriji, batteriji tal-jone tal-litju għandhom il-vantaġġi ta' densità għolja ta 'enerġija u l-ebda effett ta' memorja. Kisbet żvilupp mgħaġġel mill-kummerċjalizzazzjoni tagħha fl-1991, u ntużat ħafna f'vetturi elettriċi, apparat elettroniku portabbli, difiża nazzjonali u oqsma oħra [3,4]. Madankollu, bl-iżvilupp kontinwu ta 'tagħmir elettriku, batteriji tal-jone tal-litju tradizzjonali ma setgħux jissodisfaw id-domanda dejjem tikber għall-enerġija. F'dan l-isfond, il-batteriji tal-litju-kubrit ġibdu attenzjoni mifruxa minħabba l-kapaċità speċifika teoretika għolja tagħhom (1675 mAh·g-1) u d-densità tal-enerġija (2600 Wh∙kg{-1). Fl-istess ħin, ir-riżorsi tal-kubrit huma abbundanti, distribwiti b'mod wiesa ', bi prezz baxx u favur l-ambjent, u jagħmlu l-batteriji tal-litju-kubrit hotspot ta' riċerka fil-qasam ta 'batteriji sekondarji ġodda f'dawn l-aħħar snin [5,6].
1 Prinċipju ta 'ħidma u problemi eżistenti ta' batteriji tal-litju-kubrit
Il-batteriji tal-litju-kubrit normalment jużaw il-kubrit elementali bħala l-elettrodu pożittiv u l-litju metalliku bħala l-elettrodu negattiv. L-istruttura bażika tal-batterija tidher fil-Figura 1(a). Ir-reazzjoni elettrokimika hija proċess ta 'reazzjoni ta' konverżjoni f'diversi stadji li jinvolvi trasferimenti ta 'elettroni multipli, akkumpanjati minn transizzjoni ta' fażi solida-likwidu u serje ta 'intermedji tal-polysulfide tal-litju (Figura 1(b)) [7,8]. Fost dawn, il-kubrit elementali u l-Li2S2/Li2S ta 'katina qasira li jinsabu fiż-żewġt itruf tal-katina ta' reazzjoni huma insolubbli fl-elettrolit u jeżistu fil-forma ta 'preċipitazzjoni fuq il-wiċċ tal-elettrodu. Polysulfide tal-litju ta 'katina twila (Li2Sx, 4 Inqas minn jew ugwali għal x Inqas minn jew ugwali għal 8) għandu solubilità ogħla u kapaċità ta' migrazzjoni fl-elettrolit. Ibbażat fuq il-proprjetajiet intrinsiċi tal-materjali tal-elettrodi u l-mekkaniżmu ta 'reazzjoni tat-trasformazzjoni tal-fażi solida-likwidu tagħhom, il-batteriji tal-litju-kubrit għandhom vantaġġi ta' enerġija u spejjeż, iżda jiffaċċjaw ukoll ħafna problemi u sfidi [9,10,11,12]:
Fig. 1 Dijagramma skematika ta' (a) konfigurazzjoni tal-batterija tal-litju-kubrit u (b) proċess korrispondenti ta' charge-discharge[7]
1) Il-kubrit elementali tal-fażi solida u l-Li2S jakkumulaw fuq il-wiċċ tal-elettrodu, u l-inerzja intrinsika tal-elettroni u tal-jone tagħhom twassal għal diffikultà fit-trażmissjoni ta 'ċarġ u kinetika ta' reazzjoni bil-mod, u b'hekk tnaqqas ir-rata ta 'utilizzazzjoni ta' materjali attivi u l-kapaċità attwali tal-batterija.
2) Hemm differenza kbira ta 'densità bejn il-kubrit u l-Li2S fiż-żewġt itruf tal-katina ta' reazzjoni (2.07 vs 1.66 g∙cm -3). Il-materjal jesperjenza bidla fil-volum sa 80% matul il-proċess ta 'reazzjoni, u l-istabbiltà strutturali mekkanika tal-elettrodu tiffaċċja sfidi kbar.
3) L-imġiba tax-xoljiment u l-migrazzjoni tal-polysulfide tal-litju fl-elettrolit tikkawża "effett tax-shuttle" sever, li jirriżulta f'telf gravi ta 'materjal attiv u telf Coulomb. Barra minn hekk, polysulfide tal-litju jipparteċipa f'reazzjonijiet sekondarji kimiċi/elettrokimiċi fuq il-wiċċ tal-anodu, li mhux biss jikkawża aktar telf ta 'materjali attivi, iżda wkoll passivates u jissaddad il-wiċċ tal-anodu, jaggravaw il-formazzjoni u t-tkabbir tad-dendriti tal-litju, u jżidu r-riskji tas-sigurtà.
Dawn il-problemi huma interrelatati u jinfluwenzaw lil xulxin, u dan iżid ħafna l-kumplessità tas-sistema tal-batterija, u jagħmilha diffiċli għall-batteriji tal-litju-kubrit attwali biex jissodisfaw il-ħtiġijiet ta 'applikazzjonijiet prattiċi f'termini ta' utilizzazzjoni tal-materjal attiv, densità attwali tal-enerġija, stabbiltà taċ-ċiklu u sigurtà. . Mill-analiżi tal-problemi ta 'hawn fuq, wieħed jista' jara li l-kontroll raġonevoli tal-proċess ta 'reazzjoni elettrokimika tal-kubrit huwa l-uniku mod biex tittejjeb il-prestazzjoni tal-batteriji tal-litju-kubrit. Kif tinkiseb ġestjoni u titjib effettivi tal-elettrokimika tal-kubrit jiddependi fuq id-disinn, l-iżvilupp u l-applikazzjoni mmirati ta 'materjali funzjonali avvanzati. Fosthom, l-aktar strateġija rappreżentattiva hija li jiġu żviluppati materjali funzjonali bi proprjetajiet konduttivi, ta 'adsorbiment u katalitiċi bħala hosts tal-katodu tal-kubrit jew separaturi modifikati. Permezz tal-interazzjoni fiżika u kimika tiegħu mal-polysulfide tal-litju, il-materjal attiv huwa limitat għaż-żona tal-elettrodu pożittiv, jinibixxi x-xoljiment u t-tixrid, u jippromwovi l-konverżjoni elettrokimika tiegħu. B'hekk itaffi l-effett tax-shuttle u ttejjeb l-effiċjenza enerġetika u l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-batterija [13,14]. Ibbażat fuq din l-idea, ir-riċerkaturi żviluppaw diversi tipi ta 'materjali funzjonali b'mod immirat, inklużi materjali tal-karbonju, polimeri konduttivi, oqfsa organiċi tal-metall, ossidi tal-metall / sulfidi / nitruri, eċċ Inkisbu riżultati tajbin [15,16,17, 18,19].
2 Applikazzjoni ta 'materjali bbażati fuq il-boron f'batteriji tal-litju-kubrit
Il-boron huwa l-iżgħar element metalloid. Ir-raġġ atomiku żgħir tiegħu u l-elettronegattività kbira jagħmluha faċli biex tifforma komposti kovalenti metalliċi. L-atomi tal-boron għandhom struttura tipika ta 'defiċjenza ta' elettroni, u l-konfigurazzjoni ta 'l-elettroni ta' valenza tagħhom hija 2s22p1. Jistgħu jaqsmu elettron wieħed jew aktar ma 'atomi oħra permezz ta' diversi forom ta 'ibridizzazzjoni biex jiffurmaw bonds multi-ċentriċi [20,21]. Dawn il-karatteristiċi jagħmlu l-istruttura tal-borid tunable ħafna, li turi proprjetajiet kimiċi u fiżiċi uniċi u sinjuri, u jistgħu jintużaw ħafna f'ħafna oqsma bħall-industrija ħafifa, materjali tal-bini, difiża nazzjonali, enerġija, eċċ. [22,23]. B'paragun, ir-riċerka dwar materjali bbażati fuq il-boron f'batteriji tal-litju-kubrit għadha fil-bidu tagħha. F'dawn l-aħħar snin, in-nanoteknoloġija u l-metodi ta 'karatterizzazzjoni komplew javvanzaw, u l-karatteristiċi strutturali ta' materjali bbażati fuq il-boron ġew esplorati u żviluppati kontinwament, u b'hekk jibdew joħorġu wkoll ir-riċerka u l-applikazzjoni mmirata tagħhom f'sistemi tal-litju-kubrit. Fid-dawl ta 'dan, dan l-artikolu jiffoka fuq materjali tipiċi bbażati fuq il-boron bħal borophene, karbonju drogat bl-atomu tal-boron, boruri tal-metall, u boruri mhux tal-metall. Dan l-artikolu jirrevedi l-aħħar progress tar-riċerka fil-batteriji tal-litju-kubrit, jiġbor fil-qosor il-problemi eżistenti u jistenna bil-ħerqa direzzjonijiet ta 'żvilupp futur.
2.1 Borene
Bħala allotrope rappreżentattiv ħafna fost l-elementi tal-boron, il-borophene għandu struttura bidimensjonali b'atomu wieħed ħoxna simili għall-grafene. Meta mqabbel mal-element tal-boron bl-ingrossa, juri proprjetajiet elettriċi, mekkaniċi u termali superjuri u huwa stilla li qed togħla f'materjali bidimensjonali [24]. Ibbażat fuq differenzi topoloġiċi fl-arranġament tal-atomi tal-boron, il-borophene għandu strutturi tal-kristall sinjuri u proprjetajiet elettroniċi, kif ukoll proprjetajiet konduttivi anisotropiċi. Kif jidher mill-Figura 2(a, b), l-elettroni fil-borophene għandhom it-tendenza li jkunu kkonċentrati fuq il-quċċata tal-atomi tal-boron, u dawn ir-reġjuni ta 'polarizzazzjoni tal-elettroni għandhom attività ta' rbit ogħla. Huwa mistenni li jipprovdi siti tajbin ta' adsorbiment kimiku għal polysulfides f'sistemi ta' batteriji tal-litju-kubrit [25]. Fl-istess ħin, il-film tal-borophene għandu konduttività elettrika tajba u stabbiltà fiżika u kimika, għalhekk għandu potenzjal ta 'applikazzjoni tajjeb f'batteriji tal-litju-kubrit.
Fig. 2 (a) Mudelli strutturali ta’ borophenes differenti u d-distribuzzjonijiet korrispondenti tad-densità ta’ ċarġ tagħhom, (b) enerġiji ta’ adsorbiment ta’ polysulfides fuq borophenes differenti[25]
Jiang et al. [26] sabet permezz ta 'kalkoli teoretiċi li borophene juri kapaċità qawwija ta' adsorbiment għall-polysulfide tal-litju. Madankollu, din l-interazzjoni qawwija tista 'wkoll faċilment tiskatta d-dekompożizzjoni ta' clusters Li-S, li tirriżulta fit-telf ta 'kubrit, il-materjal attiv. B'paragun, il-wiċċ ta 'borophene bi struttura ta' difett intrinsiku jassorbi l-polysulfide tal-litju b'mod aktar ġentili [27], li jippermettilu jillimita l-imġieba tax-shuttle filwaqt li jevita d-dekompożizzjoni u l-qerda tal-istruttura taċ-ċirku. Huwa mistenni li jsir materjal ta 'assorbiment tal-polysulfide tal-litju aktar adattat. Fl-istess ħin, ir-riżultati tal-analiżi tal-faxxa tal-enerġija tal-istruttura tal-adsorbiment tal-polysulfide tal-borophene-litium juru li r-raggruppamenti tal-adsorbiment huma metalliċi, li huwa prinċipalment minħabba l-karatteristiċi metalliċi intrinsiċi tal-boron u s-saħħa qawwija tal-akkoppjar elettroakustiku tagħha. Huwa mistenni li jgħin lill-proċess ta 'konverżjoni elettrokimiku tal-kubrit biex jikseb kinetika ta' reazzjoni aħjar [28]. Barra minn hekk, Grixti et al. [29] simula l-proċess ta 'diffużjoni ta' molekuli tal-polysulfide tal-litju fuq il-wiċċ ta '12-borene. Instab li 12-borene wera assorbiment qawwi għal serje ta' polisulfidi tal-litju. L-inqas barrieri tal-enerġija tad-diffużjoni tal-molekuli Li2S6 u Li2S4 fid-direzzjoni tal-pultruna huma 0.99 u 0.61 eV rispettivament, li huwa aktar faċli mid-diffużjoni fid-direzzjoni taż-żigżag. Grazzi għall-kapaċità ta 'assorbiment tajba u l-barriera ta' enerġija ta 'diffużjoni moderata, 12-borene huwa meqjus bħala materjal eċċellenti ta' adsorbiment tal-polysulfide tal-litju, li huwa mistenni li jrażżan l-effett tax-shuttle f'batteriji tal-litju-kubrit u jtejjeb ir-riversibbiltà tar-reazzjonijiet elettrokimiċi tal-kubrit.
Madankollu, ħafna mir-riċerka attwali dwar id-dilwizzjoni tal-boron f'batteriji tal-litju-kubrit għadha fl-istadju ta 'tbassir teoretiku, u l-konfermi sperimentali rari huma rrappurtati. Dan huwa prinċipalment minħabba d-diffikultà fil-preparazzjoni tal-boron dilwit. L-eżistenza tal-boron kienet imbassra fis-snin disgħin, iżda fil-fatt ma ġietx ippreparata sal-2015 [30]. Parti mir-raġuni tista 'tkun li l-boron għandu biss tliet elettroni ta' valenza u jeħtieġ li jifforma struttura ta 'qafas biex jikkumpensa għall-elettroni neqsin, li jagħmilha aktar faċli li tifforma 3D aktar milli struttura 2D. Fil-preżent, il-preparazzjoni tal-boron ġeneralment tiddependi fuq teknoloġiji bħal epitassi tar-raġġ molekulari u vakwu għoli, temperatura għolja u kundizzjonijiet oħra, u l-limitu ta 'sintesi huwa għoli [31]. Għalhekk, huwa meħtieġ li jiġi żviluppat metodu ta 'sinteżi tal-boron dilwit aktar sempliċi u aktar effiċjenti, u aktar esperimentalment jesplora u juri l-effett tiegħu u mekkaniżmi relatati f'batteriji tal-litju-kubrit.
2.2 Atomi tal-boron karbonju drogat
Materjali tal-karbonju drogati kimikament huma materjali sħan fil-qasam tar-riċerka ġdida dwar l-enerġija. Doping ta 'element xieraq jista' jżomm il-vantaġġi ta 'materjali tal-karbonju bħal konduttività ħafifa u għolja, filwaqt li jagħtihom proprjetajiet fiżiċi u kimiċi addizzjonali biex jadattaw għal xenarji ta' applikazzjoni differenti [32,33]. Materjali tal-karbonju drogati kimikament ġew studjati b'mod wiesa 'f'batteriji tal-litju-kubrit [34,35], fosthom id-doping b'atomi elettronegattivi ħafna bħal atomi tan-nitroġenu huwa aktar komuni. B'kuntrast, il-boron għandu struttura defiċjenti mill-elettroni u huwa inqas elettronegattiv mill-karbonju. Isir elettropożittiv wara li jiġi inkorporat fil-kannizzata tal-karbonju. Huwa mistenni li jifforma effett ta 'adsorbiment tajjeb fuq anjoni polysulfide iċċarġjati b'mod negattiv, u b'hekk itaffi l-effett tax-shuttle [36,37].
Yang et al. [38] uża karbonju poruż drogat bil-boron bħala materjal ospitanti tal-katodu tal-kubrit u sab li d-doping tal-boron mhux biss tejbet il-konduttività elettronika tal-materjal tal-karbonju, iżda wkoll indotta polarizzazzjoni pożittiva tal-matriċi tal-karbonju. Il-joni polysulfide iċċarġjati b'mod negattiv huma adsorbiti u ankrati b'mod effettiv permezz ta 'adsorbiment elettrostatiku u interazzjoni ta' Lewis, u b'hekk jinibixxu x-xoljiment u t-tixrid tagħhom (Figura 3(a, b)). Għalhekk, il-katodu tal-kubrit ibbażat fuq karbonju poruż drogat bil-boron juri kapaċità inizjali ogħla u prestazzjoni taċ-ċikliżmu aktar stabbli minn kampjuni drogati b'karbonju pur u nitroġenu. Xu et al. [39] kiseb materjal ta' katodu kompost ta' nanotubu tal-karbonju/kubrit drogat bl-atomu tal-boron (BUCNTs/S) permezz ta' metodu ta' pot wieħed idrotermali. Is-sinteżi fil-post tal-fażi likwida tagħmel il-kubrit distribwit b'mod aktar uniformi fil-kompost, filwaqt li d-doping tal-boron jagħti lill-materjal ospitanti bbażat fuq il-karbonju konduttività elettrika ogħla u kapaċità aktar b'saħħitha li tiffissa l-kubrit. L-elettrodu BUCNTs/S li rriżulta kiseb kapaċità inizjali ta' 1251 mAh∙g-1 f'0.2C, u xorta seta' jżomm kapaċità ta' 750 mAh∙g-1 wara 400 ċiklu. Minbarra l-ospiti tal-katodu tal-kubrit, materjali tal-karbonju drogati bil-boron għandhom ukoll rwol importanti fid-disinn ta 'separaturi funzjonali tal-batteriji. Han et al. [40] graphene ħafif miksi bil-boron drogat fuq separatur tradizzjonali biex jinbena saff ta 'modifika funzjonali, billi juża l-adsorbiment tiegħu u l-użu mill-ġdid ta' polysulfides biex itaffu b'mod effettiv l-effett tax-shuttle u jtejbu r-rata ta 'utilizzazzjoni ta' materjali attivi.
Fig. 3 (a) Skema ta 'sinsla tal-karbonju drogat B, (b) spettri S2p XPS ta' komposti tal-kubrit ibbażati fuq karbonju poruż drogat b'element differenti; u (c) skema ta' proċess ta' ċarġ-diskarigu ta' kompost NBCGN/S, (d) ċikliżmu f'0.2C u (e) prestazzjonijiet tar-rata ta' elettrodi tal-kubrit ibbażati fuq nanoribbons tal-grafene kkurvati b'element differenti drogati[44]
Fid-dawl tal-proprjetajiet bażiċi ta 'elementi differenti tad-doping u l-modi differenti ta' azzjoni tagħhom fl-istruttura tal-kannizzata tal-karbonju, il-ko-doping b'ħafna elementi huwa wieħed mill-istrateġiji importanti biex jirregola l-kimika tal-wiċċ tal-materjali tal-karbonju u jtejjeb ir-reazzjonijiet elettrokimiċi tal-kubrit [41, 42, 43]. F'dan ir-rigward, il-grupp ta 'riċerka ta' Kuang [44] sintetizza nanoribbons tal-grafene ko-doped nitroġenu u boron (NBCGNs) għall-ewwel darba permezz ta 'metodu idrotermali bħala l-materjal ospitanti għall-katodu tal-kubrit, kif muri fil-Figura 3(c). L-istudju sab li l-effett sinerġistiku tan-nitroġenu u l-ko-doping tal-boron mhux biss jinduċi NBCGNs biex jiksbu erja tal-wiċċ speċifika akbar, volum tal-pori u konduttività ogħla, iżda jgħin ukoll biex iqassam b'mod uniformi l-kubrit fil-katodu. Aktar importanti minn hekk, il-boron u n-nitroġenu jaġixxu bħala ċentri defiċjenti ta 'elettroni u rikki fl-elettroni fis-sistema ko-doped. Jista 'jkun marbut ma' Sx2- u Li+ rispettivament permezz ta 'interazzjonijiet ta' Lewis, u b'hekk jassorbi l-polysulfide tal-litju b'mod aktar effiċjenti u jtejjeb b'mod sinifikanti ċ-ċiklu u l-prestazzjoni tar-rata tal-batterija (Figura 3(d, e)). Ibbażat fuq strateġiji ta 'doping simili ta' elementi ta 'elettronegattività għolja u baxxa. Jin et al. [45] ħejjew materjali ospitanti tan-nanotubi tal-karbonju b'ħafna ħitan tal-boron u ossiġnu ko-doped bl-użu tal-aċidu boriku bħala dopant. Il-batterija li tirriżulta għadha żżomm kapaċità speċifika ta' 937 mAh∙g-1 wara 100 ċiklu, li hija aħjar b'mod sinifikanti mill-prestazzjoni tal-batterija bbażata fuq tubi tal-karbonju ordinarji (428 mAh∙g-1). Barra minn hekk, ir-riċerkaturi ppruvaw ukoll forom oħra ta’ ko-doping. Inkluż graphene ko-doped borosilikat [46], metall tal-kobalt u grafen ko-doped tan-nitroġenu tal-boron [47], eċċ., Tejbu b'mod effettiv il-prestazzjoni tal-batterija. L-effett sinerġistiku tal-komponenti ko-doped għandu rwol kruċjali fit-titjib tar-reazzjoni elettrokimika tal-kubrit.
Id-doping tal-element tal-boron jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-konduttività intrinsika u l-polarità kimika tal-wiċċ tal-materjali tal-karbonju, isaħħaħ l-adsorbiment kimiku u jinibixxi l-imġieba tax-shutling tal-polysulfide tal-litju, u b'hekk itejjeb il-kinetika u l-istabbiltà tar-reazzjoni elettrokimika tal-kubrit, u ttejjeb il-prestazzjoni tal-batterija. Minkejja dan, għad hemm ħafna problemi fir-riċerka ta 'materjali tal-karbonju drogati bil-boron f'batteriji tal-litju-kubrit, li jeħtieġ li jiġu esplorati u analizzati aktar. Pereżempju, l-influwenza tal-ammont tad-doping tal-boron u l-konfigurazzjoni tad-doping fuq il-konduttività, id-distribuzzjoni tal-ċarġ tal-wiċċ u l-imġiba tal-adsorbiment tal-polysulfide tal-litju tal-materjali tal-karbonju. Fl-istess ħin, kif tikseb materjali tal-karbonju b'livelli għoljin ta 'doping tal-boron u kif tikkontrolla b'mod preċiż il-konfigurazzjoni tad-doping kollha jiddependu fuq l-iżvilupp ta' metodi u teknoloġiji avvanzati ta 'preparazzjoni. Barra minn hekk, għal sistemi ko-doped b'ħafna elementi, kombinazzjonijiet ta' elementi tad-doping aktar adattati għad iridu jiġu esplorati aktar. Stabbilixxi relazzjoni sistematika struttura-attività biex tiċċara l-mekkaniżmu tal-effett sinerġistiku tal-istruttura ko-doped u l-impatt tagħha fuq il-mod u l-intensità tal-interazzjonijiet ospitanti-mistieden fl-elettrokimika tal-kubrit.
2.3 Boruri tal-metall
Il-komposti tal-metall dejjem kienu hotspot ta 'riċerka għal materjali funzjonali fil-batteriji tal-litju-kubrit minħabba l-karatteristiċi intrinsiċi tal-polarità kimika tagħhom u l-plastiċità morfoloġika u strutturali tajba. Huwa differenti minn ossidi tal-metall komuni, sulfidi, nitridi u komposti joniċi oħra. Borides tal-metall huma ġeneralment komposti minn boron u elementi tal-metall ibbażati fuq bonds kovalenti, u l-istruttura mimlija tagħhom tirret parti mill-metalliċità. Jesibixxi konduttività ferm ogħla minn komposti oħra tal-metall (Figura 4) [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56], u jista 'jipprovdi provvista rapida ta' elettroni għal reazzjonijiet elettrokimiċi [57]. Fl-istess ħin, hemm struttura polari ta 'rabta jonika limitata lokali bejn il-metall u l-boron, li tista' tipprovdi siti tajbin ta 'adsorbiment għal polysulfides [58,59]. Barra minn hekk, l-istabbiltà tal-boron elettronegattiv ħafna hija mdgħajfa wara l-liga ma 'metalli ta' transizzjoni, u huwa aktar faċli li tipparteċipa f'reazzjonijiet redox. Dan jagħmilha possibbli għall-boruri tal-metall li jipparteċipaw f'reazzjonijiet elettrokimiċi tal-litju-kubrit permezz ta' reazzjonijiet tal-wiċċ bħala medjatur [60].
Fig. 4 Tqabbil tal-konduttività ma’ diversi kategoriji ta’ komposti tal-metall[48,49,50,51,52,53,54,55,56]
Guan et al. [61] ipprepara materjal ospitanti għall-katodi tal-kubrit billi tagħbija nanopartiċelli amorfi Co2B fuq graphene bl-użu ta 'metodu ta' tnaqqis tal-fażi likwida. Studji sabu li kemm il-boron kif ukoll il-kobalt jistgħu jservu bħala siti ta 'assorbiment biex jankraw kimikament il-polysulfide tal-litju, u b'hekk jinibixxu x-xoljiment u l-migrazzjoni tiegħu. Flimkien mal-konduttività eċċellenti fuq medda twila tal-grafin, il-batterija għad għandha kapaċità speċifika ta' skariku ta' 758 mAh·g-1 wara 450 ċiklu b'rata ta' 1C, u r-rata tat-tħassir tal-kapaċità għal kull ċiklu hija { {26}}.029%, li turi prestazzjoni eċċellenti taċ-ċiklu. Ibbażat fuq effett ta 'assorbiment sinerġistiku simili, il-materjal kompost Co2B@CNT, użat bħala separatur funzjonali għal batteriji tal-litju-kubrit, għandu kapaċità ta' adsorbiment ta 'Li2S6 għoli daqs 11.67 mg∙m-2 [62], li jista' jimblokka b'mod effettiv id-diffużjoni u l-penetrazzjoni tal-polysulfides u jikseb l-iskop li jinibixxi l-effett tax-shuttle. Fuq din il-bażi, Guan et al. [63] uża aktar karbur tal-metall bidimensjonali (MXene) bħala trasportatur biex jipprepara materjal kompost ta' eterojunction Co2B@MXene (Figura 5(a~d)). Permezz ta 'kalkoli teoretiċi, instab li l-interazzjoni elettronika fl-interface tal-eterojunction twassal għat-trasferiment ta' elettroni minn Co2B għal MXene. Dan l-effett itejjeb l-adsorbiment u l-kapaċità katalitika ta 'Co2B għal polysulfides (Figura 5(a, b)). Għalhekk, ir-rata ta 'fading tal-kapaċità tal-batterija bbażata fuq separatur modifikat funzjonalment Co2B@MXene matul 2000 ċiklu hija biss 0.0088% għal kull ċiklu. U f'tagħbija ta 'kubrit ta' 5.1 mg∙cm-2, il-kapaċità speċifika għadha għolja daqs 5.2 mAh∙cm-2 (Figura 5(c, d)). Għandu jiġi nnutat li meta mqabbel ma 'strutturi tal-fażi kristallina, dan it-tip ta' materjali tal-boride tal-metall tal-fażi amorfu huwa aktar ġentili u aktar sempliċi fil-preparazzjoni tal-materjal. Madankollu, il-kontrollabbiltà u l-istabbiltà tal-istruttura atomika u molekulari tagħha huma relattivament fqar, li joħloq ostaklu kbir biex jiġu ċċarati l-komponenti u l-mikrostruttura tiegħu, u l-esplorazzjoni tal-mekkaniżmu ta 'influwenza tagħha fuq il-proċess ta' reazzjoni elettrokimika tal-kubrit.
Fig. 5 (a) Konfigurazzjonijiet ta 'assorbiment Li2S4 fuq uċuħ Co2B u Co2B@MXene, (b) skema tar-ridistribuzzjoni tal-elettroni fl-interfaces bejn Co2B u MXene, (c) prestazzjonijiet taċ-ċikliżmu ta' ċelloli bbażati fuq Co2B@MXene u separaturi oħra, ( d) prestazzjoni taċ-ċikliżmu fit-tul taċ-ċellula Co2B@MXene[63]; (e) illustrazzjoni skematika ta' qbid kimiku tal-wiċċ ta' polysulfides fuq TiB2, (f) konfigurazzjonijiet ta' adsorbiment u (g) enerġiji ta' speċi ta' kubrit fuq (001) u (111) uċuħ ta' TiB2, (h) prestazzjoni ta' tagħbija għolja u (i) ) ċikliżmu fit-tul ta' elettrodu tal-kubrit ibbażat fuq TiB2-63,65]
TiB2 huwa boride tal-metall klassiku b'konduttività elettrika eċċellenti (~106 S∙cm-1) u huwa użat ħafna f'oqsma bħal ċeramika konduttiva, makkinar ta 'preċiżjoni, u apparat elettrokimiku. TiB2 għandu struttura eżagonali tipika u għandu ebusija għolja u elastiċità strutturali, li tgħin biex tadatta għall-bidla fil-volum tar-reazzjoni tal-kubrit. Fl-istess ħin, in-numru kbir ta 'strutturi mhux saturati fuq il-wiċċ tiegħu huwa mistenni li jifforma interazzjoni kimika interfacial qawwija mal-polysulfide tal-litju [64], u b'hekk jinkisbu effetti tajbin ta' assorbiment u konfinament. Li et al. [65] l-ewwel irrapporta li TiB2 intuża bħala materjal ospitanti għall-katodi tal-kubrit. Kif muri fil-Figura 5(e ~ g), matul il-proċess ta 'taħlit termali b'S, il-wiċċ ta' TiB2 huwa parzjalment sulfurizzat. Il-polysulfide tal-litju prodott matul ir-reazzjoni huwa adsorbit b'mod effettiv permezz tal-forzi ta 'van der Waals u interazzjonijiet ta' Lewis aċidu-bażi, u l-effett ta 'dan il-mekkaniżmu huwa aktar sinifikanti fuq il-wiċċ (001). Il-katodu tal-kubrit miksub kiseb ċiklu stabbli ta' 500 ċiklu b'rata 1C, u fl-istess ħin, il-kapaċità speċifika xorta żammet 3.3 mAh∙cm-2 wara 100 ċiklu b'tagħbija ta' kubrit ta' 3.9 mg∙cm{{19 }}. wera prestazzjoni elettrokimika tajba (Figura 5(h, i)). Ibbażat fuq ir-riżultati tal-analiżi XPS u l-kalkoli teoretiċi, l-effett eċċellenti ta 'adsorbiment tal-polysulfide tal-litju ta' TiB2 għandu jiġi attribwit għall-mekkaniżmu ta '"passivazzjoni" tal-wiċċ tiegħu. Barra minn hekk, il-grupp ta 'riċerka ta' Lu [66] qabbel l-effetti ta 'adsorbiment ta' TiB2, TiC u TiO2 fuq polysulfide tal-litju u esplora l-mekkaniżmu tal-kompetizzjoni bejn l-adsorbiment kimiku korrispondenti u d-desorbiment tas-solvazzjoni. Ir-riżultati juru li l-boron b'elettronegattività aktar baxxa jagħmel TiB2 ikollu kapaċità ta 'assorbiment aktar b'saħħitha, u flimkien ma' elettrolit ta 'l-etere b'kapaċità ta' solvazzjoni dgħajfa, jista 'jtejjeb b'mod effettiv l-utilizzazzjoni tal-kubrit u jsaħħaħ ir-riversibbiltà ta' reazzjonijiet elettrokimiċi. Fid-dawl ta 'dan, TiB2 intuża wkoll biex jinbnew separaturi multifunzjonali [67], li jassorbi, jankra u jerġa' juża materjali attivi b'mod effiċjenti, u jtejjeb b'mod sinifikanti l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-batterija. Il-kapaċità tista 'żżomm 85% tal-valur inizjali wara 300 ċiklu f'0.5C.
Simili għal TiB2, MoB għandu konduttività tajba, u l-istruttura bidimensjonali intrinsika tiegħu twassal biex jesponi bis-sħiħ is-siti ta 'adsorbiment, u huwa mistenni li jsir katalizzatur tajjeb tal-katodu tal-kubrit [68]. Il-grupp ta 'riċerka Manthiram fl-Università ta' Texas f'Austin [69] uża Sn bħala aġent li jnaqqas u sintetizza nanopartiċelli MoB permezz ta 'metodu ta' fażi solida, li wera assorbiment tajjeb u kapaċitajiet katalitiċi għal polysulfide tal-litju. MoB għandu konduttività elettronika għolja (1.7×105 S∙m{-1), li tista 'tipprovdi provvista rapida ta' elettroni għal reazzjonijiet tal-kubrit; fl-istess ħin, il-proprjetajiet idrofiliċi tal-wiċċ ta 'MoB huma li jwasslu għat-tixrib tal-elettroliti u jgħinu t-trasport rapidu ta' joni tal-litju. Dan jiżgura l-użu ta 'materjali attivi taħt kundizzjonijiet ta' elettrolit dgħif; barra minn hekk, MoB nanosized jistgħu jesponu bis-sħiħ is-siti attivi katalitiċi indotti minn atomi tal-boron defiċjenti mill-elettroni, li jippermetti li l-materjal ikollu attività katalitika intrinsika u apparenti kemm eċċellenti. Ibbażat fuq dawn il-vantaġġi, anki jekk MoB jiżdied f'ammont żgħir, jista 'jtejjeb b'mod sinifikanti l-prestazzjoni elettrokimika u juri prattiċità konsiderevoli. Il-batterija li tirriżulta għandha attenwazzjoni tal-kapaċità ta' 0.03% biss għal kull ċiklu wara 1,000 ċiklu b'rata 1C. U f'tagħbija ta 'kubrit ta' 3.5 mg∙cm-2 u proporzjon elettrolit/kubrit (E/S) ta '4.5 mL∙g-1, inkisbet prestazzjoni eċċellenti taċ-ċiklu tal-batterija ta' pakkett artab. Barra minn hekk, il-grupp ta 'riċerka Nazar [70] uża MgB2 ħafif bħala l-mezz ta' konverżjoni elettrokimiku għal polysulfide tal-litju. Instab li kemm B kif ukoll Mg jistgħu jservu bħala siti ta 'adsorbiment għall-anjoni polysulfide, isaħħu t-trasferiment tal-elettroni, u jiksbu stabbiltà aħjar taċ-ċikli f'tagħbija għolja ta' kubrit (9.3 mg∙cm-2).
Dawn ix-xogħlijiet juru bis-sħiħ l-effettività u s-superjorità tal-boruri tal-metall fit-titjib tar-reazzjonijiet elettrokimiċi tal-kubrit. Madankollu, meta mqabbla ma 'sistemi bħal ossidi tal-metall u sulfidi, għad hemm relattivament ftit rapporti ta' riċerka dwar boruri tal-metall f'batteriji tal-litju-kubrit, u r-riċerka dwar materjali u mekkaniżmi relatati wkoll jeħtieġ li tiġi estiża u approfondita. Barra minn hekk, il-boruri tal-metall kristallin normalment ikollhom saħħa strutturali għolja, u l-proċess ta 'preparazzjoni jeħtieġ qsim ta' ostakli ta 'enerġija għolja u li jinvolvi temperatura għolja, pressjoni għolja u kundizzjonijiet ħarxa oħra, li jillimitaw ir-riċerka u l-applikazzjoni tagħhom. Għalhekk, l-iżvilupp ta 'metodi ta' sintesi tal-boride tal-metall sempliċi, ħafif u effiċjenti huwa wkoll direzzjoni importanti fir-riċerka tal-boride tal-metall.
2.4 Boruri mhux tal-metall
Meta mqabbel ma 'borides tal-metall, borides mhux tal-metall huma ġeneralment inqas densi u eħfef, li huwa ta' benefiċċju għall-iżvilupp ta 'batteriji ta' densità ta 'enerġija għolja; madankollu, il-konduttività aktar baxxa tagħhom toħloq reżistenza għall-effiċjenza u l-kinetika tar-reazzjonijiet elettrokimiċi tal-kubrit. Fil-preżent, ir-riċerkaturi għamlu ċertu progress fil-kostruzzjoni ta 'materjali li jiffissaw il-kubrit għal batteriji tal-litju-kubrit ibbażati fuq boruri mhux tal-metall inklużi nitrur tal-boron, karbur tal-boron, fosfid tal-boron u sulfid tal-boron [71, 72, 73].
In-nitrur tal-boron (BN) u l-karbur tal-boron (BC) huma ż-żewġ boruri mhux tal-metall l-aktar rappreżentattivi u studjati ħafna. BN huwa magħmul minn atomi tan-nitroġenu u atomi tal-boron konnessi alternattivament, u prinċipalment jinkludi erba 'forom tal-kristall: eżagonali, trigonali, kubiċi u leurite [74]. Fost dawn, in-nitrur tal-boron eżagonali (h-BN) juri karatteristiċi bħal bandgap wiesa ', konduttività termali għolja, u stabbiltà termali u kimika tajba minħabba l-istruttura bidimensjonali tiegħu bħal grafita u l-karatteristiċi ta' polarizzazzjoni elettronika lokalizzati [75,76]. L-istruttura BN għandha karatteristiċi polari ovvji u għandha kapaċità qawwija ta 'assorbiment kimiku għal polysulfide tal-litju. Fl-istess ħin, il-karatteristiċi kimiċi tal-wiċċ jistgħu jiġu kkontrollati permezz ta 'doping tal-element u kostruzzjoni ta' difett topoloġiku biex tiġi żgurata l-istabbiltà tal-istruttura molekulari tal-polisulfide filwaqt li tittejjeb is-saħħa tal-adsorbiment tagħha [77]. Ibbażat fuq din l-idea, Yi et al. [78] irrapporta nitrur tal-boron b'ftit saffi fqir fin-nitroġenu (v-BN) bħala materjal ospitanti għall-katodi tal-kubrit (Figura 6(a)). Studji sabu li l-vakanzi elettropożittivi f'v-BN mhux biss jgħinu biex jiffissaw u jittrasformaw polysulfides, iżda wkoll jaċċelleraw id-diffużjoni u l-migrazzjoni tal-jonji tal-litju. Meta mqabbel mal-BN oriġinali, il-katodu bbażat fuq v-BN għandu kapaċità inizjali ogħla f'0.1C (1262 vs 775 mAh∙g{-1), u r-rata tat-tnaqqis tal-kapaċità wara 5{{24} }0 ċikli f'1C huwa biss 0.084% għal kull ċiklu. Juri stabbiltà tajba taċ-ċikliżmu. Barra minn hekk, He et al. [79] sabet li d-doping O jista 'jtejjeb aktar il-polarità kimika tal-wiċċ BN, jinduċi l-materjal biex jifforma erja tal-wiċċ speċifika akbar, u fl-istess ħin itejjeb il-proprjetajiet intrinsiċi u apparenti ta' adsorbiment.
Fig. 6 (a) Immaġini TEM u struttura atomika skematika ta 'v-BN[78]; (b) Skema ta 'g-C3N4/BN/graphene kompost tal-jone-għarbiel u (c) il-prestazzjoni taċ-ċikli taċ-ċelluli Li-S korrispondenti[80]; (d) Immaġini skematika u ottika tas-separatur tat-trilayer BN/Celgard/karbonju, u (e) il-prestazzjoni taċ-ċikli taċ-ċelluli korrispondenti[83]; (f) Skema u (g) immaġni SEM ta 'B4C@CNF u l-mudell ta' nanowire B4C, (h) enerġiji ta 'assorbiment Li2S4 fuq aspetti differenti ta' B4C[87]
Għalkemm il-materjal BN għandu proprjetajiet ta 'adsorbiment kimiku tajjeb, il-konduttività fqira tiegħu stess ma twassalx għal trasferiment ta' ċarġ reattiv. Għalhekk, id-disinn ta 'strutturi komposti b'materjali konduttivi huwa mod importanti biex ittejjeb aktar l-adsorbiment komprensiv u l-prestazzjoni katalitika tagħhom. Fid-dawl ta’ dan, Deng et al. [80] iddisinja għarbiel tal-jone kompost ibbażat fuq nitrur tal-karbonju bħal grafita (g-C3N4), BN u grafen bħala saff intermedju multifunzjonali għal batteriji tal-litju-kubrit (Figura 6(b)). Fosthom, il-kanali tal-joni ordnati ta 'daqs ta' 0.3 nm fl-istruttura g-C3N4 jistgħu jimblukkaw b'mod effettiv il-polisulfidi u jippermettu li jgħaddu minnha joni tal-litju. BN iservi bħala katalizzatur ta 'reazzjoni biex jippromwovi l-konverżjoni ta' polysulfides, u graphene iservi bħala kollettur tal-kurrent integrat biex jipprovdi konduttività eċċellenti fuq medda twila. . Grazzi għall-effett sinerġistiku ta' dawn it-tliet komponenti bidimensjonali, il-batterija li tirriżulta tista' tiċċikla b'mod stabbli għal aktar minn 500 ċikli b'tagħbija għolja ta' kubrit ta' 6 mg∙cm-2 u rata ta' 1C (Figura 6(c)). Barra minn hekk, ir-riċerkaturi ppruvaw japplikaw saff irqiq ta 'film kompost BN nanosheet/graphene fuq il-wiċċ tal-katodu bħala saff protettiv f'forma aktar sempliċi u diretta [81,82]. Jinibixxi b'mod effettiv ix-xoljiment u t-tixrid tal-polysulfide tal-litju u jtejjeb b'mod sinifikanti l-kapaċità speċifika u l-istabbiltà taċ-ċiklu tal-katodu tal-kubrit. Matul 1000 ċiklu f'3C, ir-rata ta 'attenwazzjoni tal-kapaċità hija biss 0.0037% għal kull ċiklu. Interessanti, il-grupp ta 'riċerka Ungyu Paik fl-Università ta' Hanyang [83] adotta kombinazzjoni oħra ta 'ideat biex jinbena separatur multifunzjonali bi struttura sandwich BN/Celgard/karbonju. Kif muri fil-Figura 6(d), is-saff tal-karbonju u s-saff BN huma rispettivament miksija fuq in-naħat tal-elettrodu pożittiv u negattiv tas-separatur ordinarju. Fost dawn, is-saff tal-karbonju u s-saff BN jistgħu jimblokkaw b'mod konġunt ix-shuttle tal-polysulfide tal-litju u jillimitaw id-diffużjoni tiegħu għall-wiċċ tal-elettrodu negattiv. Fl-istess ħin, is-saff BN fuq in-naħa tal-elettrodu negattiv jillimita wkoll it-tkabbir tad-dendriti tal-litju. Grazzi għal dan il-mekkaniżmu ta 'protezzjoni kooperattiva, il-batterija għandha rata ta' żamma ta 'kapaċità għolja (76.6%) u kapaċità speċifika (780.7 mAh∙g-1) wara 250 ċiklu f'0.5C. Aħjar b'mod sinifikanti minn separaturi ordinarji u separaturi modifikati bil-karbonju pur (Figura 6(e)).
Meta mqabbel ma 'N, C għandu elettronegatività aktar baxxa, għalhekk id-differenza ta' elettronegatività bejn B u C hija żgħira, li tirriżulta f'polarità kimika aktar dgħajfa tal-istruttura BC meta mqabbla ma 'NC. Iżda fl-istess ħin, id-delokalizzazzjoni tal-elettroni fl-istruttura tal-BC hija msaħħa u l-konduttività hija aħjar [84,85]. Għalhekk, BC ġeneralment juri proprjetajiet fiżiċi u kimiċi relattivament komplementari għal BN. Għandu densità baxxa, konduttività relattivament tajba, u proprjetajiet katalitiċi tajbin, u għandu prospetti ta 'applikazzjoni promettenti fil-qasam tal-enerġija [86]. Luo et al. [87] kiber nanowires tal-karbur tal-boron (B4C@CNF) in situ fuq fibri tal-karbonju bħala l-materjal ospitanti tal-katodu (Figura 6(f~h)). Fost dawn, il-B4C jassorbi u jillimita l-polisulfidi b'mod effiċjenti permezz ta 'rbit BS. Fl-istess ħin, in-netwerk konduttiv tal-fibra tal-karbonju tiegħu jgħin lill-kubrit adsorbit biex jiġi kkonvertit malajr u jtejjeb il-kinetika tar-reazzjoni. Il-katodu tal-kubrit miksub għandu żamma tal-kapaċità ta' 80% wara 500 ċikli, u jista' jikseb ċikliżmu stabbli taħt kontenut għoli ta' kubrit (frazzjoni tal-massa 70%) u kapaċità ta' tagħbija (10.3 mg∙cm{ {16}}). Kanzunetta et al. [88] bniet struttura ospitanti tal-kubrit super-konfinata madwar B4C. L-istruttura tuża karbonju tad-drapp tal-qoton poruż attivat bħala l-matriċi flessibbli, nanofibri B4C bħala l-iskeletru attiv, u ossidu tal-graffen imnaqqas għal aktar kisi. Tgħaqqad b'mod effiċjenti l-konfinament fiżiku u kimiku, itaffi t-telf ta 'sustanzi attivi, u tikseb stabbiltà taċ-ċiklu eċċellenti. Fid-dawl tal-adsorbiment tajjeb u l-proprjetajiet katalitiċi ta 'B4C, il-grupp ta' riċerka ta 'Zhao [89] iddistribwixxi b'mod uniformi nanopartiċelli B4C f'drapp tal-fibra tal-karbonju permezz ta' metodu ta 'tkabbir assistit b'katalitika in-situ biex ixerred u jesponi siti attivi b'mod effiċjenti. Il-katodu tal-kubrit miksub għandu kapaċità inizjali sa 1415 mAh∙g-1 (0.1C) f'tagħbija ta' 3.0 mg∙cm{-2 u ħajja ultra twila ta' 3000 ċiklu f'1C, li juri prospetti tajbin ta' applikazzjoni.
Jista 'jidher minn hawn fuq li l-borur mhux tal-metall għandu assorbiment tajjeb u effett katalitiku fuq polysulfide tal-litju, iżda l-konduttività tiegħu hija relattivament baxxa, u trasportatur konduttiv għadu meħtieġ biex jassisti r-reazzjoni elettrokimika tal-kubrit. Fost dawn, id-differenza fl-istruttura elettronika ta 'atomi N u C li jmissu magħhom tagħmel il-materjali BN u BC għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess f'termini ta' konduttività u interazzjoni mal-polysulfide tal-litju. Fid-dawl ta 'dan, flimkien ma' sulfide tal-boron, fosfid tal-boron, ossidu tal-boron, eċċ., Dan it-tip ta 'borur mhux tal-metall jista' jintuża bħala trasportatur u pjattaforma tajba biex tistudja r-relazzjoni struttura-attività bejn l-istruttura polari kimika lokali u katalitiku ta 'assorbiment abbiltà. Huwa mistenni li korrelazzjoni u analiżi sistematiċi ulterjuri se jgħinu biex jifhmu l-proċessi ta 'reazzjoni mikroskopiċi rilevanti, jirregolaw l-istruttura fina tal-materjali, u jtejbu l-prestazzjoni elettrokimika tal-batteriji. Barra minn hekk, l-applikazzjoni ulterjuri u l-iżvilupp ta 'boruri mhux tal-metall f'batteriji tal-litju-kubrit għad iridu jiddependu fuq it-titjib u l-ottimizzazzjoni tal-preparazzjoni tagħhom. Żviluppa teknoloġiji ta 'preparazzjoni sempliċi u ħafif, filwaqt li tiżviluppa strutturi materjali b'konduttività intrinsika ogħla u tfassal materjali komposti aktar effiċjenti biex jibbilanċjaw u jqisu l-konduttività, l-assorbiment u l-effetti katalitiċi.
3 Konklużjoni
Fil-qosor, il-batteriji tal-litju-kubrit għandhom densità teoretika għolja ta 'enerġija minħabba r-reazzjonijiet ta' trasferiment multi-elettroni tagħhom. Madankollu, il-mekkaniżmu ta 'reazzjoni ta' konverżjoni tagħhom u l-konduttività dgħajfa intrinsika tal-materjali attivi jfixklu r-realizzazzjoni tal-vantaġġi. Materjali bbażati fuq il-boron għandhom karatteristiċi fiżiċi u kimiċi uniċi u proprjetajiet elettrokimiċi. Id-disinn immirat u l-applikazzjoni razzjonali tagħhom huma modi effettivi biex itaffu l-effett tax-shuttle tal-batteriji tal-litju-kubrit u jtejbu l-kinetika tar-reazzjoni u r-riversibbiltà. Huma żviluppaw malajr f'dawn l-aħħar snin. Madankollu, ir-riċerka u l-applikazzjoni ta 'materjali bbażati fuq il-boron f'batteriji tal-litju-kubrit għadha fil-bidu tagħha, u d-disinn tal-istruttura materjali u l-mekkaniżmu ta' azzjoni tiegħu fuq il-proċess ta 'reazzjoni elettrokimika tal-batterija jeħtieġ li jiġu żviluppati u esplorati aktar. Li tgħaqqad il-karatteristiċi materjali u l-progress tar-riċerka ta 'hawn fuq, l-awtur jemmen li l-iżvilupp futur ta' materjali bbażati fuq il-boron f'batteriji tal-litju-kubrit għandu jagħti aktar attenzjoni għad-direzzjonijiet li ġejjin:
1) Sintesi tal-materjal. Il-preparazzjoni sintetika hija problema komuni li jiffaċċjaw il-materjali bbażati fuq il-boron imsemmija hawn fuq. Hemm ħtieġa urġenti li jiġu żviluppati metodi ta 'preparazzjoni tal-materjal aktar sempliċi, aktar ħfief u aktar effiċjenti biex jipprovdu bażi materjali għar-riċerka tal-mekkaniżmu u l-promozzjoni tal-applikazzjoni. Fost dawn, il-preparazzjoni ta 'boruri tal-metall amorfu permezz ta' metodu ta 'tnaqqis tal-fażi likwida hija direzzjoni ta' żvilupp promettenti. Fl-istess ħin, billi tuża l-vantaġġi u l-esperjenza tagħha, l-esplorazzjoni u l-iżvilupp ta 'rotot sintetiċi bbażati fuq metodi solvotermali jew tal-melħ imdewweb jistgħu wkoll jipprovdu ideat ġodda għall-preparazzjoni ta' materjali bbażati fuq il-boron. Barra minn hekk, matul il-proċess ta 'preparazzjoni tal-boride, jeħtieġ li tingħata attenzjoni speċjali lill-kontroll u d-disinn tan-nanostruttura u l-istabbiltà tagħha biex tissodisfa l-ħtiġijiet tal-karatteristiċi tar-reazzjoni tal-interface tal-batteriji tal-litju-kubrit.
2) Esplorazzjoni tal-mekkaniżmu. Materjali bbażati fuq il-boron għandhom karatteristiċi kimiċi tal-wiċċ uniċi u sinjuri. Għandhom jintużaw metodi ta' karatterizzazzjoni in situ biex jiġu studjati aktar l-interazzjonijiet host-mistieden bejn materjali bbażati fuq il-boron u polysulfides. Għandha tingħata attenzjoni speċjali lis-sulfatazzjoni irriversibbli tal-wiċċ, l-ossidazzjoni u t-tnaqqis awto-elettrokimiku, eċċ., Biex tiżvela l-fatturi strutturali deċiżivi tal-kapaċitajiet ta 'assorbiment u katalitiċi tagħha, u biex tipprovdi gwida teoretika u bażi għal disinn u żvilupp immirat ta' materjali. Barra minn hekk, għall-borides tal-metall amorfu rappreżentattiv, huwa meħtieġ li tingħata attenzjoni speċjali għad-differenzi fil-mikrostruttura u proprjetajiet fiżiċi u kimiċi relatati bejn borides amorfu u kristallin, u tikkoopera mal-iżvilupp ta 'analiżi strutturali korrispondenti u teknoloġiji ta' analiżi tal-karatterizzazzjoni tal-proprjetà. Evita li tiddeduċi l-interazzjoni bejn materjali amorfu, polysulfide tal-litju u l-proċess ta 'reazzjoni tiegħu bbażat biss fuq l-istruttura kristallina.
3) Evalwazzjoni tal-prestazzjoni. Biex tiġi ottimizzata s-sistema ta 'evalwazzjoni tal-materjal u l-batterija, filwaqt li tiżdied it-tagħbija tal-wiċċ tal-kubrit, għandha tingħata aktar attenzjoni lir-regolazzjoni ta' parametri ewlenin bħall-ħxuna u l-porożità tal-elettrodu biex simultanjament tittejjeb il-kwalità u d-densità volumetrika tal-enerġija tal-elettrodu. Barra minn hekk, il-proprjetajiet elettrokimiċi taħt kundizzjonijiet ta 'dożaġġ baxx ta' elettroliti (E/S<5 mL∙g-1S) and low negative/positive electrode capacity ratio (N/P<2) were further investigated. At the same time, we explore the amplification effect and related scientific and engineering issues from laboratory button cells to actual production of cylindrical or flexible packaging batteries, and make a reasonable and comprehensive assessment of the performance competitiveness of the battery level. Provide guidance and reference for the commercial development of lithium-sulfur batteries.
Fil-qosor, dan l-artikolu jiffoka fuq materjali bbażati fuq il-boron u jirrevedi l-aħħar progress tar-riċerka ta 'borophene, karbonju drogat bl-atomu tal-boron, boruri tal-metall u boruri mhux tal-metall f'sistemi ta' batteriji tal-litju-kubrit. Nittama li jista 'jipprovdi referenza u ispirazzjoni lill-kollegi, jespandi l-iżvilupp u l-applikazzjoni ta' materjali bbażati fuq il-boron fil-qasam ta 'enerġija ġdida, u jippromwovi l-iżvilupp prattiku ta' batteriji tal-litju-kubrit.
Referenzi
[1] DUNN B, KAMATH H, TARASCON J M. Ħażna ta' enerġija elettrika għall-grilja: batterija ta' għażliet. Science, 2011,334(6058):928-935.
[2] ARICO AS, BRUCE P, SCROSATI B, et al. Materjali nanostrutturati għal apparati avvanzati ta 'konverżjoni u ħażna tal-enerġija. Materjali tan-Natura, 2005,4(5):366-377.
[3] LIANG YR, ZHAO CZ, YUAN H, et al. Reviżjoni ta 'batteriji rikarikabbli għal tagħmir elettroniku portabbli. InfoMat, 2019,1(1):6-32.
[4] GOODENOUGH JB, PARK K S. Il-batterija rikarikabbli tal-Li-ion: perspettiva. Ġurnal tas-Soċjetà Kimika Amerikana, 2013,135(4):1167-1176.
[5] TARASCON JM, ARMAND M. Kwistjonijiet u sfidi li jiffaċċjaw batteriji tal-litju rikarikabbli. Natura, 2011,414:171-179.
[6] JIN GY, HE HC, WU J, et al. Qafas tal-karbonju vojt drogat bil-kobalt bħala ospitanti tal-kubrit għall-katodu tal-batterija tal-kubrit tal-litju. Ġurnal tal-Materjali Inorganiċi, 2021,36(2):203-209.
[7] FANG R, ZHAO SY, SUN ZH, et al. Batteriji tal-litju-kubrit aktar affidabbli: tatus, soluzzjonijiet u prospetti. Materjali Avvanzati, 2017,29(48):1606823.
[8] HU JJ, LI GR, GAO X P. Stat attwali, problemi u sfidi fil-batteriji tal-litju-kubrit. Ġurnal tal-Materjali Inorganiċi, 2013,28(11):1181-1186.
[9] LI GR, WANG S, ZHANG YN, et al. Reviżjoni tar-rwol tal-polysulfides fil-batteriji tal-litju-kubrit. Materjali Avvanzati, 2018,30(22):1705590.
[10] PENG HJ, HUANG JQ, ZHANG Q. Reviżjoni ta' batteriji rikarikabbli tal-litju-kubrit flessibbli u tal-metall alkali-kalkoġenu analogi. Reviżjonijiet tas-Soċjetà Kimika, 2017,46(17):5237-5288.
[11] JANA M, XU R, CHENG XB, et al. Disinn razzjonali ta 'nanomaterjali bidimensjonali għal batteriji tal-litju-kubrit. Energy & Environmental Science, 2020,13(4):1049-1075.
[12] HE JR, MANTHIRAM A. Reviżjoni dwar l-istatus u l-isfidi tal-elettrokatalizzaturi fil-batteriji tal-litju-kubrit. Materjali tal-Ħażna tal-Enerġija, 2019,20:55-70.
[13] SEH ZW, SUN YM, ZHANG QF, et al. Disinn ta 'batteriji tal-litju-kubrit b'enerġija għolja. Reviżjonijiet tas-Soċjetà Kimika, 2016,45(20):5605-5634.
[14] JI XL, EVERS S, ISWED R, et al. Katodi tal-litju-kubrit li jistabbilizzaw bl-użu ta 'ġibjuni tal-polysulphide. Komunikazzjonijiet tan-Natura, 2011,2:325.
[15] ZHANG Z, KONG LL, LIU S, et al. Kubrit ta 'effiċjenza għolja / kompost tal-karbonju bbażat fuq 3D graphene nanosheet@carbon nanotube matriċi bħala katodu għall-batterija tal-litju-kubrit. Materjali Avvanzati tal-Enerġija, 2017,7(11):1602543.
[16] XU WC, PAN XX, MENG X, et al. Materjal konduttiv li jospita l-kubrit li jinvolvi nanopartiċelli tan-nitrur tal-vanadju ultrafini għal batterija tal-litju-kubrit ta 'prestazzjoni għolja. Electrochimica Acta, 2020,331:135287.
[17] LIU YT, LIU S, LI GR, et al. Katodu tal-kubrit ta 'densità ta' enerġija volumetrika għolja b'ossidu tal-metall tqil u katalitiku ospitanti għal batterija tal-litju-kubrit. Xjenza Avvanzata, 2020,7(12):1903693.
[18] CHEN HH, XIAO YW, CHEN C, et al. Separatur konduttiv modifikat MOF għall-mitigazzjoni tal-effett tax-shuttle tal-batterija tal-litju-kubrit permezz ta 'metodu ta' filtrazzjoni. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019,11(12):11459-11465.
[19] YOO J, CHO SJ, JUNG GY, et al. COF-net fuq CNT-net bħala nassa kimika poruża ġerarkika ddisinjata molekulari għal polysulfides f'batteriji tal-litju-kubrit. Nano Ittri, 2016,16(5):3292-3300.
[20] HU Y, LIU C. Introduzzjoni ta' 1,2-migrazzjoni għal komposti ta' organoboron. Kimika tal-Università, 2019,34(12):39-44.
[21] SOREN KM, SUNING W. Materjali li jirrispondu għall-istimoli bbażati fuq il-boron. Reviżjonijiet tas-Soċjetà Kimika, 2019,48(13):3537-3549.
[22] HUANG ZG, WANG SN, DEWHURST RD, et al. Boron: ir-rwol tiegħu fi proċessi u applikazzjonijiet relatati mal-enerġija. Angewandte Chemie International Edition, 2020,59(23):8800-8816.
[23] ZHU YH, GAO SM, HOSMANE N S. Materjali tal-enerġija avvanzati arrikkit bil-boron. Inorganica Chimica Acta, 2017,471:577-586.
[24]KHAN K, TAREEN AK, ASLAM M, et al. Sinteżi, proprjetajiet u applikazzjonijiet elettrokatalitiċi ġodda tal-xenes 2D-borophene. Progress fil-Kimika tal-Istat Solidu, 2020,59:100283.
[25] RAO DW, LIU XJ, YANG H, et al. Kompetizzjoni interfaċjali bejn katodu u elettrolit ibbażat fuq il-borofen għall-immobilizzazzjoni ta 'sulfide multiplu ta' batterija tal-kubrit tal-litju. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2019,7(12):7092-7098.
[26] JIANG HR, SHYY W, LIU M, et al. Borophene u borophene difettuż bħala materjali potenzjali ta 'ankraġġ għal batteriji tal-litju-kubrit: studju tal-ewwel prinċipji. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2018,6(5):2107-2114.
[27] ZHANG CY, HE Q, CHU W, et al. Eterostruttura ta 'borophene-graphene drogata ta' metalli ta 'tranżizzjoni għal ankrar robust ta' polysulfide: studju tal-ewwel prinċipju. Xjenza tal-wiċċ Applikata, 2020,534:147575.
[28] ZHANG L, LIANG P, SHU HB, et al. Borophene bħala ospitanti effiċjenti tal-kubrit għall-batteriji tal-litju-kubrit: jrażżnu l-effett tax-shuttle u jtejbu l-konduttività. Ġurnal tal-Kimika Fiżika C, 2017,121(29):15549-15555.
[29] GRIXTI S, MUKHERJEE S, SINGH C V. Boron bidimensjonali bħala materjal impressjonanti tal-katodu tal-batterija tal-litju-kubrit. Materjali tal-Ħażna tal-Enerġija, 2018,13:80-87.
[30] MANNIX AJ, ZHOU XF, KIRALY B, et al. Sinteżi ta 'borophenes: anisotropiċi, polimorfi tal-boron bidimensjonali. Science, 2015,350(6267):1513-1516.
[31] FENG BJ, ZHANG J, ZHONG Q, et al. Realizzazzjoni sperimentali ta 'folji tal-boron bidimensjonali. Nature Chemistry, 2016,8(6):564-569.
[32] PARAKNOWITSCH JP, THOMAS A. Karboni tad-doping lil hinn min-nitroġenu: ħarsa ġenerali lejn karbonji drogati b'eteroatomi avvanzati b'boron, kubrit u fosfru għal applikazzjonijiet ta' enerġija. Enerġija u Xjenza Ambjentali, 2013,6(10):2839-2855.
[33] WANG HB, MAIYALAGAN T, WANG X. Reviżjoni dwar il-progress reċenti fil-grafin drogat bin-nitroġenu: sinteżi, karatterizzazzjoni, u l-applikazzjonijiet potenzjali tiegħu. ACS Catalysis, 2012,2(5):781-794.
[34] XIE Y, MENG Z, CAI TW, et al. Effett tad-doping tal-boron fuq l-airgel tal-graffen użat bħala katodu għall-batterija tal-kubrit tal-litju. ACS Applied Materials & Interfaces, 2015,7(45):25202-25210.
[35] SHI PC, WANG Y, LIANG X, et al. Folji tal-grafin imqaxxar simultanjament bil-boron biex jinkapsulaw il-kubrit għal applikazzjonijiet f'batteriji tal-litju-kubrit. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018,6(8):9661-9670.
[36] YANG LJ, JIANG SJ, ZHAO Y, et al. Nanotubi tal-karbonju drogati bil-boron bħala elettrokatalizzaturi mingħajr metall għar-reazzjoni tat-tnaqqis tal-ossiġnu. Angewandte Chemie International Edition, 2011,50(31):7132-7135.
[37] AI W, LI JW, DU ZZ, et al. Konfinament doppju ta 'polisulfidi fi sfera tal-karbonju poruż/ibridu graphene drogat bil-boron għal batteriji Li-S avvanzati. Nano Research, 2018,11(9):4562-4573.
[38] YANG CP, YIN YX, YE H, et al. Ħarsa lejn l-effett tad-doping tal-boron fuq il-katodu tal-kubrit/karbonju f'batteriji tal-litju-kubrit. ACS Applied Materials & Interfaces, 2014,6(11):8789-8795.
[39] XU CX, ZHOU HH, FU CP, et al. Sinteżi idrotermali ta 'nanotubi tal-karbonju mhux zippjati bil-boron/kompost tal-kubrit għal batteriji tal-litju-kubrit ta' prestazzjoni għolja. Electrochimica Acta, 2017,232:156-163.
[40] HAN P, MANTHIRAM A. Separaturi miksija bl-ossidu tal-grafina mnaqqsa drogati bil-boron u n-nitroġenu għal batteriji Li-S ta 'prestazzjoni għolja. Ġurnal tas-Sorsi tal-Enerġija, 2017,369:87-94.
[41] HOU TZ, CHEN X, PENG HJ, et al. Prinċipji tad-disinn għal nanokarbon drogat bl-eteroatomi biex jinkiseb ankrar qawwi ta 'polisulfidi għal batteriji tal-litju-kubrit. Żgħir, 2016,12(24):3283-3291.
[42] XIONG DG, ZHANG Z, HUANG XY, et al. It-tisħiħ tal-konfinament tal-polysulfide f'nanosheets tal-karbonju ġerarkikament poruż kodoped B/N permezz ta 'interazzjoni Lewis-aċidu bażi għal batteriji Li-S stabbli. Ġurnal tal-Kimika tal-Enerġija, 2020,51:90-100.
[43] YUAN SY, BAO JL, WANG LN, et al. Nitroġenu appoġġjat bil-grafene u saff tal-karbonju għani tal-boron għal prestazzjoni mtejba tal-batteriji tal-litju-kubrit minħabba kimisorbiment imtejjeb tal-polysulfides tal-litju. Materjali Avvanzati tal-Enerġija, 2016,6(5):1501733.
[44] CHEN L, FENG JR, ZHOU HH, et al. Preparazzjoni idrotermali tan-nitroġenu, nanoribbons tal-grafene kkurvati ko-doped tal-boron b'ammonti għolja ta 'dopant għal katodi ta' batterija tal-kubrit tal-litju ta 'prestazzjoni għolja. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2017,5(16):7403-7415.
[45] JIN CB, ZHANG WK, ZHUANG ZZ, et al. Kimisorbiment imtejjeb tas-sulfid bl-użu ta 'nanotubi tal-karbonju b'ħafna ħitan doped boron u ossiġnu għal batteriji avvanzati tal-litju-kubrit. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2017,5(2):632-640.
[46] ULLAH S, DENIS PA, SATO F. Titjib mhux tas-soltu ta 'l-enerġiji ta' adsorbiment ta 'sodju u potassju fil-grafin kodoped tal-kubrit-nitroġenu u silikon-boron. ACS Omega, 2018,3(11):15821-15828.
[47] ZHANG Z, XIONG DG, SHAO AH, et al. L-integrazzjoni ta 'kobalt metalliku u eteroatomi N/B f'nanosheets tal-karbonju poruż bħala immobilizzatur effiċjenti tal-kubrit għal batteriji tal-litju-kubrit. Carbon, 2020,167:918-929.
[48] WANG P, KUMAR R, SANKARAN EM, et al. Vanadium diboride (VB2) sintetizzat fi pressjoni għolja: proprjetajiet elastiċi, mekkaniċi, elettroniċi, u manjetiċi u stabbiltà termali. Inorganic Chemistry, 2018,57(3):1096-1105.
[49] HE GJ, LING M, HAN XY, et al. Elettrodi waħedhom bi strutturi tal-qalba-qoxra għal supercapacitors ta 'prestazzjoni għolja. Materjali tal-Ħażna tal-Enerġija, 2017,9:119-125.
[50] WANG CC, AKBAR SA, CHEN W, et al. Proprjetajiet elettriċi ta 'ossidi ta' temperatura għolja, boruri, karburi, u nitruri. Ġurnal tax-Xjenza tal-Materjali, 1995,30(7):1627-1641.
[51] XIAO ZB, YANG Z, ZHANG LJ, et al. Grafen tat-tip Sandwich NbS2@S@I-doped għal batteriji tal-kubrit tal-litju b'livell għoli ta' kubrit, b'rata ultragħolja u b'ħajja twila. ACS Nano, 2017,11(8):8488-8498.
[52] WANG LJ, LIU FH, ZHAO BY, et al. Nanobowls tal-karbonju mimlija b'nanosheets MoS2 bħala materjali ta 'elettrodu għal supercapacitors. ACS Applied Nano Materials, 2020,3(7):6448-6459.
[53] BALACH J, LINNEMANN J, JAUMANN T, et al. Materjali nanostrutturati bbażati fuq il-metall għal batteriji avvanzati tal-litju-kubrit. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2018,6(46):23127-23168.
[54] BEN-DOR L, SHIMONY Y. Struttura tal-kristall, suxxettibilità manjetika u konduttività elettrika ta 'MoO2 u WO2 pur u drogati b'NiO. Bullettin tar-Riċerka dwar il-Materjali, 1974,9(6):837-44.
[55] SAMSONOV G. 难熔化合物手册. 北京:中国工业出版社, 1965: 1-147.
[56] FENG LS, QUN CX, LIN MY, et al. Ossidi bbażati fuq Nb bħala materjali anodi għal batteriji tal-jone tal-litju. Progress in Chemistry, 2015,27(2/3):297-309.
[57] TAO Q, MA SL, CUI T, et al. Strutturi u proprjetajiet ta 'borides tal-metall ta' tranżizzjoni funzjonali. Acta Physica Sinica, 2017,66(3):036103.
[58] SHEN YF, XU C, HUANG M, et al. Avvanzi tar-riċerka ta 'clusters tal-boron, borane u komposti tal-boron drogati bil-metall. Progress in Chemistry, 2016,28(11):1601-1614.
[59] GUPTA S, PATEL MK, MIOTELLO A, et al. Katalisti bbażati fuq il-borur tal-metall għall-qsim elettrokimiku tal-ilma: reviżjoni. Materjali Funzjonali Avvanzati, 2020,30(1):1906481.
[60] WU F, WU C. Batteriji sekondarji ġodda u l-materjali ewlenin tagħhom ibbażati fuq il-kunċett ta 'reazzjoni multi-elettron. Bullettin tax-Xjenza Ċiniż, 2014,59(27):3369-3376.
[61] GUAN B, FAN LS, WU X, et al. Is-sinteżi faċli u l-prestazzjoni mtejba tal-batterija tal-litju-kubrit ta 'boride tal-kobalt amorfu (Co2B)@graphene katodu kompost. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2018,6(47):24045-24049.
[62] GUAN B, ZHANG Y, FAN LS, et al. L-imblukkar tal-polysulfide b'Co2B@CNT permezz ta '"effett adsorbenti sinerġiku" lejn kapaċità ta' rata ultragħolja u batterija robusta tal-litju-kubrit. ACS Nano, 2019,13(6):6742-6750.
[63] GUAN B, SUN X, ZHANG Y, et al. L-iskoperta ta 'interazzjoni elettronika interfacial fi ħdan cobalt boride@MXene għal batteriji tal-litju-kubrit ta' prestazzjoni għolja. Ittri Kimiċi Ċiniżi, 2020,32(7):2249-2253.
[64] BASU B, RAJU GSURI A. Ipproċessar u proprjetajiet ta' materjali monolitiċi bbażati fuq TiB2. Reviżjonijiet tal-Materjali Internazzjonali, 2006,51(6):352-374.
[65] LI CC, LIU XB, ZHU L, et al. Boride tat-titanju konduttiv u polari bħala ospitanti tal-kubrit għal batteriji avvanzati tal-litju-kubrit. Kimika tal-Materjali, 2018,30(20):6969-6977.
[66] LI ZJ, JIANG HR, LAI NC, et al. Disinn ta 'interface effettiva solvent-katalizzatur għall-konverżjoni katalitika tal-kubrit f'batteriji tal-litju-kubrit. mistry of Materials, 2019,31(24):10186-10196.
[67] JIN LM, NI J, SHEN C, et al. TiB2 konduttiv metalliku bħala modifikatur separatur multi-funzjonali għal batteriji tal-kubrit tal-litju mtejba. Ġurnal tas-Sorsi tal-Enerġija, 2020,448:227336.
[68] WU R, XU HK, ZHAO YW, et al. Il-qafas tal-molibdenu inserit ta 'subunitajiet tal-boron bħal borofen ta' MoB2 jippermetti batteriji tal-litju-kubrit bbażati fuq Li2S 6-li li jaħdmu malajr u stabbli. Materjali tal-Ħażna tal-Enerġija, 2020,32:216-224.
[69] HE JR, BHARGAV A, MANTHIRAM A. Molybdenum boride bħala katalist effiċjenti għal polysulfide redox biex jippermetti batteriji tal-litju-kubrit b'densità għolja ta' enerġija. Materjali Avvanzati, 2020,32(40):2004741.
[70] PANG Q, KWOK CY, KUNDU D, et al. MgB2 metalliku ħafif jimmedja polysulfide redox u jwiegħed batteriji tal-litju-kubrit b'densità għolja ta 'enerġija. Joule, 2019,3(1):136-148.
[71] YU TT, GAO PF, ZHANG Y, et al. Boron-fosfid monosaff bħala materjal ta 'ankraġġ potenzjali għal batteriji tal-litju-kubrit: studju tal-ewwel prinċipji. Applied Surface Science, 2019,486:281-286.
[72] JANA S, THOMAS S, LEE CH, et al. B3S monosaff: tbassir ta 'materjal anodu ta' prestazzjoni għolja għal batteriji tal-jone tal-litju. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2019,7(20):12706-12712.
[73] SUN C, HAI CX, ZHOU Y, et al. Nanofibra tan-nitrur tal-boron katalitiku ħafna mkabbra in situ fuq ketjenblack ittrattat minn qabel bħala katodu għal prestazzjoni mtejba ta 'batteriji tal-litju-kubrit. ACS Applied Energy Materials, 2020,3(11):10841-10853.
[74] ARENAL R, LOPEZ BEZANILLA A. Materjali tan-nitrur tal-boron: ħarsa ġenerali minn 0D għal (nano)strutturi 3D. Wiley Interdisciplinary Reviews-Computational Molecular Science, 2015,5(4):299-309.
[75] JIANG XF, WENG QH, WANG XB, et al. Progress reċenti fuq fabbrikazzjonijiet u applikazzjonijiet ta 'nanomaterjali tan-nitrur tal-boron: reviżjoni. Ġurnal tax-Xjenza u t-Teknoloġija tal-Materjali, 2015,31(6):589-598.
[76] PRAKASH A, NEHATE SD, SUNDARAM K B. Ditekters UV tal-metall-iżolatur-metall ibbażati fuq in-nitrur tal-karbonju tal-boron għal applikazzjonijiet ambjentali ħarxa. Ittri Ottiċi, 2016,41(18):4249-4252.
[77] ZHAO YM, YANG L, ZHAO JX, et al. Kif tagħmel nanosheets inerti tan-nitrur tal-boron attivi għall-immobilizzazzjoni ta 'polisulfidi għal batteriji tal-litju-kubrit: studju komputazzjonali. Kimika Fiżika Kimika Fiżika, 2017,19(28):18208-18216.
[78] YI YK, LI HP, CHANG HH, et al. Nitrur tal-boron ta 'ftit saffi b'postijiet vakanti tan-nitroġenu inġinerija għall-promozzjoni tal-konverżjoni ta' polysulfide bħala matriċi katodu għal batteriji tal-litju-kubrit. Kimika, 2019,25(34):8112-8117.
[79] HE B, LI WC, ZHANG Y, et al. Paragenesis BN/CNTs ibridu bħala ospitanti tal-kubrit monokliniku għal batterija tal-litju-kubrit b'rata għolja u ħajja ultra twila. Ġurnal tal-Kimika tal-Materjali A, 2018,6(47):24194-24200.
[80] DENG DR, BAI CD, XUE F, et al. Għarbiel tal-jone multifunzjonali magħmul minn materjali 2D bħala saff ta 'bejn is-saff għal batteriji Li-S. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019,11(12):11474-11480.
[81] SUN K, GUO PQ, SHANG XN, et al. Separaturi modifikati tan-nitrur tal-karbonju tal-boron mesoporuż/grafene bħala barriera effiċjenti tal-polysulfides għal batteriji tal-litju-kubrit stabbli ħafna. Ġurnal tal-Kimika Elettroanalitika, 2019,842:34-40.
[82] FAN Y, YANG Z, HUA WX, et al. Nanosheets tan-nitrur tal-boron funzjonalizzat/saff ta’ bejn is-saff tal-grafene għal batteriji tal-litju-kubrit veloċi u ta’ ħajja twila. Materjali Avvanzati tal-Enerġija, 2017,7(13):1602380.
[83] KIM PJH, SEO J, FU K, et al. Effett protettiv sinerġistiku ta 'separatur BN-karbonju għal batteriji tal-kubrit tal-litju stabbli ħafna. Materjali NPG Asja, 2017,9(4):e375.
[84] PRAMANICK A, DEY PP, DAS P K. Analiżi tal-mikrostruttura, tal-fażi u tal-konduttività elettrika tal-karbur tal-boron sinterizzat fil-plażma tal-ispark maħdum bil-WEDM. Ċeramika Internazzjonali, 2020,46(3):2887-2894.
[85] YEGANEH M, SARAF HH, KAFI F, et al. L-ewwel investigazzjoni tal-prinċipji tal-proprjetajiet vibrazzjonali, elettroniċi u ottiċi tal-karbur tal-boron bħal grafen. Komunikazzjonijiet ta' Stat Solidu, 2020,305:113750.
[86] CHANG YK, SUN XH, MA MD, et al. Applikazzjoni ta 'materjali taċ-ċeramika iebsa B4C fil-ħażna tal-enerġija: iddisinja nanopartiċelli tal-qalba tal-qoxra B4C@C bħala elettrodi għal mikro-supercapacitors fl-istat solidu kollu b'ċiklabbiltà ultrahigh. Nano Energy, 2020,75:104947.
[87] LUO L, CHUNG SH, ASL HY, et al. Batteriji tal-litju-kubrit ta 'ħajja twila b'sottostrat ta' katodu bifunzjonali kkonfigurat b'nanowires tal-karbur tal-boron. Materjali Avvanzati, 2018,30(39):1804149.
[88] SONG NN, GAO Z, ZHANG YY, et al. B4C nanoskeleton ppermettiet, batteriji tal-litju-kubrit flessibbli. Nano Energy, 2019,58:30-39.
[89] ZHANG RH, CHI C, WU MC, et al. Batterija Li-S ta 'ħajja twila attivata minn katodu magħmul minn nanopartiċelli B4C imqassma sew imżejjen fibri tal-qoton attivat. Ġurnal tas-Sorsi tal-Enerġija, 2020,451:227751.
