కాథోడ్ పదార్థం a లో లిథియం అయాన్లకు ప్రాథమిక మూలంలిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ. ఛార్జింగ్ సమయంలో, లిథియం అయాన్లు క్యాథోడ్ పదార్థం యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్ నుండి సంగ్రహించబడతాయి మరియు యానోడ్ పదార్థంలోకి ప్రవేశిస్తాయి; డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో రివర్స్ జరుగుతుంది. ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో క్యాథోడ్ పదార్థం యొక్క రివర్సిబుల్ కెపాసిటీ మరియు వోల్టేజ్ పీఠభూమి ఎక్కువగా లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రతను నిర్ణయిస్తాయి. ఇంకా, కాథోడ్ మెటీరియల్లో లిథియం, కోబాల్ట్ మరియు నికెల్ వంటి లోహాలు ఉన్నందున, ఇది లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ ధరలో అత్యంత ముఖ్యమైన భాగం.
అధిక శక్తి సాంద్రత, అధిక అవుట్పుట్ వోల్టేజ్, సుదీర్ఘ సేవా జీవితం మరియు కల్పన సౌలభ్యంతో కాథోడ్ పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయడం చాలా ముఖ్యమైనది. ఆదర్శవంతమైన కాథోడ్ పదార్థం క్రింది ప్రాథమిక పరిస్థితులను కలిగి ఉండాలి.
(1) అధిక రెడాక్స్ సంభావ్యతను కలిగి ఉంటుంది, బ్యాటరీకి అధిక అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ని నిర్ధారిస్తుంది.
(2) సాధ్యమైనంత ఎక్కువ లిథియం అయాన్లను కలిగి ఉంటుంది, అధిక బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
(3) లిథియం అయాన్ల చొప్పించడం మరియు వెలికితీసే సమయంలో, కాథోడ్ పదార్థం దాని నిర్మాణ స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించగలదు, తద్వారా ఎలక్ట్రోడ్కు సుదీర్ఘ చక్ర జీవితాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
(4) అద్భుతమైన ఎలక్ట్రానిక్ మరియు అయాన్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది, ధ్రువణ ప్రభావాల వల్ల కలిగే శక్తి నష్టాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది, తద్వారా బ్యాటరీ యొక్క వేగవంతమైన ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ సామర్థ్యాలను నిర్ధారిస్తుంది.
(5) బ్యాటరీ యొక్క ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ పరిధి ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ స్టెబిలిటీ పరిధిలో ఉండాలి, తద్వారా ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ మధ్య అనవసరమైన రసాయన ప్రతిచర్యలను తగ్గిస్తుంది.
(6) ఇది తక్కువ ధర మరియు సాధారణ సంశ్లేషణ ప్రక్రియను కలిగి ఉండటమే కాకుండా, అధిక పర్యావరణ అనుకూలతను కూడా ప్రదర్శించాలి.
ఇంకా, కాథోడ్ పదార్థం అద్భుతమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ మరియు థర్మల్ స్టెబిలిటీని కూడా ప్రదర్శించాలి.
ఇప్పటికే ఉన్న క్యాథోడ్ పదార్థాలను వాటి క్రిస్టల్ నిర్మాణ వ్యత్యాసాల ఆధారంగా ప్రధానంగా మూడు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ① లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్, లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ (LiCoO2) మరియు టెర్నరీ మెటీరియల్స్ (LiNiCo, Mni-x{2}}yO2); లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) వంటి ② ఆలివిన్ నిర్మాణం; ③ లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (LiMn2O4) మరియు లిథియం నికెల్ మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (LiNi10.5Mn1.5O4) వంటి స్పినెల్ స్ట్రక్చర్ ఆక్సైడ్లు. వివిధ రకాలైన కాథోడ్లు వేర్వేరు శక్తి సాంద్రతలు, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ లక్షణాలు మరియు వ్యయాలను కలిగి ఉంటాయి, చివరికి వాటిని వేర్వేరు ఫీల్డ్లు మరియు అప్లికేషన్ దృశ్యాలకు అనుకూలంగా మారుస్తాయి. లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్ కాథోడ్ మెటీరియల్లు ప్రధానంగా లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్, లిథియం నికెల్ కోబాల్ట్ మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ మరియు లిథియం-రిచ్ మాంగనీస్ ఆక్సైడ్తో సహా లేయర్డ్ మైక్రోక్రిస్టలైన్ నిర్మాణంతో కూడిన కాథోడ్ పదార్థాలను సూచిస్తాయి. వాటిలో, లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ మరియు లిథియం నికెల్ కోబాల్ట్ మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ ప్రస్తుతం డిజిటల్ ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తులు మరియు పవర్ లిథియం{15}}అయాన్ బ్యాటరీలలో లిథియం{14}}అయాన్ బ్యాటరీల కోసం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే కాథోడ్ పదార్థాలు. అవి అధిక శక్తి సాంద్రత, అద్భుతమైన సైకిల్ పనితీరు మరియు మంచి మొత్తం పనితీరుతో వర్గీకరించబడతాయి, అయితే నికెల్, కోబాల్ట్ మరియు మాంగనీస్ వంటి లోహాల అధిక నిష్పత్తి అధిక ఖర్చులకు దారి తీస్తుంది.
లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ కాథోడ్ పదార్థం
లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ (LiCoO2) ను అమెరికన్ శాస్త్రవేత్త మరియు రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ గ్రహీత, JB గూడెనఫ్ కనుగొన్నారు మరియు 1990లలో జపాన్కు చెందిన సోనీ కార్పొరేషన్ ద్వారా మొదటిసారిగా విక్రయించబడింది. నేటికీ, లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ అత్యధిక వాల్యూమెట్రిక్ శక్తి సాంద్రత కలిగిన కాథోడ్ పదార్థాలలో ఒకటిగా ఉంది. ఈ కారణంగా, మొబైల్ ఫోన్లు, స్మార్ట్వాచ్లు మరియు బ్లూటూత్ హెడ్సెట్లు వంటి అధిక వాల్యూమెట్రిక్ శక్తి సాంద్రత అవసరమయ్యే డిజిటల్ పర్సు సెల్ ఉత్పత్తులలో ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
Lithium cobalt oxide (LiCoO2), as one of the earliest commercially available cathode materials, possesses a volumetric energy density unmatched by other cathode materials. Electrodes prepared from LiCoO2 can achieve a compaction density exceeding 4.2 g/cm², and a specific capacity of 185 mA·h/g at high voltage (>4.45V). ఇంకా, LiCoO2 సాపేక్షంగా అత్యుత్తమ ఎలక్ట్రానిక్ మరియు అయానిక్ వాహకత, శక్తి సామర్థ్యం మరియు వేగవంతమైన{3}}ఛార్జింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, ప్రస్తుత వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ బ్యాటరీల అవసరాలను తీరుస్తుంది మరియు తద్వారా విస్తృత శ్రేణి అప్లికేషన్లను కలిగి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాల ఆధారంగా, LiCoO2 ఇప్పటి వరకు అత్యుత్తమ కాథోడ్ పదార్థాలలో ఒకటిగా ఉంది.
లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ యొక్క ప్రధాన సంశ్లేషణ పద్ధతులు అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఘన-స్టేట్ సింథసిస్, సోల్-జెల్ సంశ్లేషణ మరియు తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత కోప్రెసిపిటేషన్. అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఘన-స్టేట్ సంశ్లేషణలో లిథియం లవణాలు మరియు కోబాల్ట్{7}}నిర్దిష్ట స్టోయికియోమెట్రిక్ నిష్పత్తిలో ఆక్సైడ్లు లేదా హైడ్రాక్సైడ్లను కలిగి ఉంటుంది, ఆపై మిశ్రమాన్ని నిర్దిష్ట సమయం వరకు తగిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద లెక్కించడం, తర్వాత చల్లబరచడం, పల్వరైజ్ చేయడం మరియు నమూనాను పొందడం. పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఘన-స్టేట్ సింథసిస్ పద్ధతిని విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నప్పటికీ, ఇది-సమయం తీసుకుంటుంది, అధిక సంశ్లేషణ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం మరియు గణనీయమైన స్టోయికియోమెట్రిక్ విచలనాలతో పెద్ద, అసమాన సజాతీయ పౌడర్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఫలితంగా ఖర్చు గణనీయంగా పెరుగుతుంది.
ఫాస్ఫేట్ కాథోడ్ పదార్థాలు
1997లో, గుడ్నఫ్ మరియు ఇతరులు. మొదట లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4)ని లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు కాథోడ్ పదార్థంగా ప్రతిపాదించారు.
తక్కువ ధర, స్థిరమైన నిర్మాణం మరియు అధిక భద్రత కారణంగా, ఈ మెటీరియల్ క్రమంగా ఎలక్ట్రిక్ బస్సులు మరియు శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలలో లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల కోసం ప్రాధాన్యమైన క్యాథోడ్ మెటీరియల్లలో ఒకటిగా మారింది.
లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (FePO4)తో సమానమైన క్రిస్టల్ నిర్మాణం మరియు క్రిస్టల్ వ్యవస్థను పంచుకుంటుంది. దీనర్థం లిథియం-అయాన్ చొప్పించడం/సంగ్రహణ సమయంలో పదార్థం కనిష్ట వాల్యూమ్ మార్పును అనుభవిస్తుంది, వాల్యూమ్ విస్తరణ లేదా సంకోచం వల్ల కలిగే లాటిస్ నష్టాన్ని సమర్థవంతంగా నివారిస్తుంది. ఇంకా, ఈ లక్షణం కణాలు మరియు వాహక సంకలనాల మధ్య మంచి విద్యుత్ సంబంధాన్ని నిర్ధారిస్తుంది, ఫలితంగా అద్భుతమైన చక్రం స్థిరత్వం మరియు సుదీర్ఘ జీవితకాలం ఉంటుంది. అదనంగా, లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ దాని పర్యావరణ అనుకూలత, ఖర్చు{6}}ప్రభావం, అద్భుతమైన భద్రత, అధిక నిర్దిష్ట సామర్థ్యం (సుమారు 170 mA·h/g) మరియు స్థిరమైన ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ ప్లాట్ఫారమ్కు ప్రసిద్ధి చెందింది. ఈ ప్రయోజనాల దృష్ట్యా, లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ పెద్ద-స్కేల్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ అప్లికేషన్లలో క్యాథోడ్ మెటీరియల్స్కు ఆదర్శవంతమైన ఎంపికగా పరిగణించబడుతుంది.
పద్ధతులలో సోల్-జెల్ ప్రక్రియలు, కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతులు మరియు హైడ్రోథర్మల్ సంశ్లేషణ ఉన్నాయి. ప్రత్యేకంగా, హైడ్రోథర్మల్ సంశ్లేషణ అనేది నేరుగా లభించే ఇనుము, లిథియం మరియు ఫాస్పరస్ సమ్మేళనాలను ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించి ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనాన్ని పెంచడం ద్వారా ఆటోక్లేవ్లో లక్ష్య ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ పద్ధతి దాని సాధారణ ఆపరేషన్, చిన్న మరియు ఏకరీతి కణ పరిమాణం మరియు తక్కువ శక్తి వినియోగానికి ప్రసిద్ధి చెందింది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇది పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి పరిమితులను కలిగి ఉంది, ప్రధానంగా ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఒత్తిడి-నిరోధక కంటైనర్ల అవసరం కారణంగా. మరోవైపు, కోప్రెసిపిటేషన్ అనేది ఒక పరిష్కార వ్యవస్థలో నిర్వహించబడుతుంది, ఇక్కడ పూర్వగామి పదనిర్మాణం ఏకాగ్రత, ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ, pH సర్దుబాటు మరియు స్టిరింగ్ రేట్ వంటి వివిధ కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది. తుది సిన్టర్డ్ LiFePO మెటీరియల్ యొక్క పనితీరులో ఈ పారామితులు పోషించే నిర్ణయాత్మక పాత్రను బట్టి, ప్రయోగాత్మక పరిస్థితులను జాగ్రత్తగా ఎంపిక చేసుకోవడం చాలా కీలకం. ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన ఉత్పత్తులు అద్భుతమైన సూక్ష్మ నిర్మాణ లక్షణాలను (అంటే చిన్న మరియు ఏకరీతి కణ పరిమాణం) కలిగి ఉండటమే కాకుండా ఉన్నతమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ లక్షణాలను కూడా ప్రదర్శిస్తాయి; ఏదేమైనప్పటికీ, మొత్తం ఆపరేషన్ ప్రక్రియ సాపేక్షంగా సంక్లిష్టమైనది మరియు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో వడపోత సవాళ్లు మరియు వ్యర్థ పదార్థాల నిర్వహణ సమస్యలు తలెత్తవచ్చు.
లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ మరియు లిథియం{0}}రిచ్ మాంగనీస్{{1}ఆధారిత కాథోడ్ పదార్థాలు
లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ కాథోడ్ పదార్థాల పరిశోధనలో, థాకరే మరియు ఇతరులు ప్రతిపాదించిన స్పినెల్-నిర్మాణాత్మక లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (LiMn₂O₄) కాథోడ్ పదార్థం మరొక ముఖ్యమైన మరియు వాణిజ్యపరంగా లభించే క్యాథోడ్ పదార్థం. 1983లో. స్పినెల్-నిర్మాణాత్మక లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ క్యూబిక్ క్రిస్టల్ సిస్టమ్కు చెందినది. దీని సాధారణ రసాయన కూర్పు LiMn₂O₄. LiMn₂O₄ క్రిస్టల్ నిర్మాణంలో, ఆక్సిజన్ ముఖం-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ స్ట్రక్చర్లో ఉంటుంది, అయితే మాంగనీస్ మరియు ఆక్సిజన్ దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా అష్టాహెడ్రల్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
మాంగనీస్ ప్రకృతిలో సమృద్ధిగా ఉంటుంది మరియు స్పినెల్-రకం లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (LiMn2O4) తయారీ పద్ధతులు విభిన్న లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. పదార్థం యొక్క సంశ్లేషణ మార్గం మరియు ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికత తుది ఉత్పత్తి యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు ధాన్యం అభివృద్ధిని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. అందువల్ల, ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాల ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఈ సంశ్లేషణ ప్రక్రియలను ఆప్టిమైజ్ చేయడం చాలా ముఖ్యం. ప్రస్తుతం, పరిశ్రమ మరియు విద్యాసంస్థలు LiMn2O4ని సిద్ధం చేయడానికి రెండు ప్రధాన రకాల పద్ధతులను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నాయి: ఒకటి అధిక{8}}ఉష్ణోగ్రత ఘన-స్టేట్ రియాక్షన్లు, మైక్రోవేవ్{10}}సహాయక సంశ్లేషణ మరియు కరిగిన ఉప్పు మాధ్యమంలో ఫలదీకరణ చికిత్స వంటి ఘన ముడి పదార్థాల మధ్య పరస్పర చర్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
సోల్-జెల్ టెక్నాలజీ, హైడ్రోథర్మల్ సింథసిస్ మరియు కోప్రెసిపిటేషన్ టెక్నిక్లతో సహా సాధారణ ఉదాహరణలతో ద్రవ వాతావరణంలో రసాయన పరివర్తనను మరొక వర్గం కలిగి ఉంటుంది. LiMnzO4 దాని ధర ప్రయోజనం, అద్భుతమైన ఉష్ణ స్థిరత్వం, బలమైన ఓవర్ఛార్జ్ నిరోధకత మరియు మంచి పర్యావరణ ప్రయోజనాల కారణంగా విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది. అయినప్పటికీ, ఈ పదార్ధం సైక్లింగ్ మరియు నిల్వ పనితీరులో లోపాలను కలిగి ఉంది, ప్రత్యేకించి అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, దాని సైక్లింగ్ పనితీరు గణనీయంగా క్షీణిస్తుంది, ఇది కోలుకోలేని సామర్థ్య నష్టానికి దారితీస్తుంది.
లిథియం-రిచ్ మాంగనీస్-ఆధారిత
లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్తో పాటు, లేయర్డ్ లిథియం-రిచ్ మాంగనీస్{1}ఆధారిత పదార్థాలు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల కోసం ఉద్భవిస్తున్న కాథోడ్ పదార్థంగా విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించాయి.
లిథియం{0}}రిచ్ మాంగనీస్-ఆధారిత కాథోడ్ మెటీరియల్ల తయారీ పద్ధతులు ఘన-స్టేట్ మెథడ్స్, సోల్-జెల్ పద్ధతులు మరియు సహ{4}}అవక్షేపణ పద్ధతులు. ఘన-స్టేట్ పద్ధతిలో నేరుగా మెటల్ ఆక్సైడ్లు మరియు మెటల్ కార్బోనేట్లు లేదా మెటల్ హైడ్రాక్సైడ్లను ఒక నిర్దిష్ట నిష్పత్తిలో కలపడం ఉంటుంది, దీని తర్వాత అధిక{7}}ఉష్ణోగ్రత ఘన-స్టేట్ రియాక్షన్తో లేయర్డ్ లిథియం రిచ్ మెటీరియల్లను పొందడం జరుగుతుంది. ఘన{11}}స్టేట్ మెథడ్ యొక్క ప్రయోజనాలు ఏమిటంటే, పెద్ద మొత్తంలో లేయర్డ్ లిథియం{12}}సంపన్నమైన పదార్థాలను సంశ్లేషణ చేయగల సామర్థ్యం, దాని సాపేక్షంగా సరళమైన తయారీ విధానం మరియు దాని తక్కువ ధర. ప్రతికూలతలు ఘన-స్టేట్ సింటరింగ్ సమయంలో సాలిడ్ యొక్క పేలవమైన వ్యాప్తి గుణకం, మరియు వివిధ పరివర్తన లోహాలు ఘన-స్టేట్ రియాక్షన్లో విభిన్న వ్యాప్తి రేట్లు కలిగి ఉండటం వలన కణాలు తగినంతగా వ్యాప్తి చెందడం కష్టమవుతుంది. అందువల్ల, సంశ్లేషణ చేయబడిన పదార్థం యొక్క ఏకరూపత తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది కాథోడ్ పదార్థం యొక్క పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది. సోల్-జెల్ పద్ధతిలో మొదటగా పరివర్తన లోహ ఉప్పు ద్రావణాన్ని సోల్ను ఏర్పరచడానికి ఇంటిగ్రేటర్కి జోడించి, ఆపై నీటిని ఆవిరై జెల్గా మార్చడం మరియు చివరగా లేయర్డ్ లిథియం-సమృద్ధిగా ఉండే పదార్థాలను పొందడం కోసం దానిని ఎండబెట్టడం మరియు లెక్కించడం వంటివి ఉంటాయి. ఈ పద్ధతి ఏకరీతి పంపిణీ మరియు అధిక స్వచ్ఛతతో పదార్థాలను అందిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రోడ్లు మంచి ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును ప్రదర్శిస్తాయి. ఏది ఏమైనప్పటికీ, దాని లోపాలలో సుదీర్ఘమైన కల్పన చక్రం, అనేక ఇంటిగ్రేటర్లు (సేంద్రీయ ఆమ్లాలు లేదా ఇథిలీన్ గ్లైకాల్) అవసరం, ఫలితంగా అధిక ఖర్చులు ఉంటాయి. ఇంకా, ఉత్పత్తి చేయబడిన లేయర్డ్ లిథియం-సమృద్ధిగా ఉండే పదార్థాలు చాలావరకు తక్కువ వాస్తవ సాంద్రత కలిగిన నానో/మైక్రాన్ కణాలు. కాబట్టి, ఈ పద్ధతి ప్రస్తుతం ప్రాథమికంగా లేయర్డ్ లిథియం-సమృద్ధిగా ఉండే పదార్థాలను తయారు చేయడానికి ప్రయోగశాల సెట్టింగ్లలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు వాణిజ్యీకరించడం కష్టం.
అధిక-నికెల్ కాథోడ్ పదార్థాలు
కాథోడ్ను అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు పరిశోధకులు చాలా కాలంగా అధిక-ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం మరియు అద్భుతమైన రేటు పనితీరును ప్రాథమిక లక్ష్యాలుగా కోరుతున్నారు
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల కోసం పదార్థాలు. మూడు ప్రధాన మెటీరియల్లలో - LiCoO₂, LiNi₁ₓ₋ᵧCoₓMnᵧO₂ (NCM), మరియు LiFePO₄ - NCM సాపేక్షంగా అధిక నిర్దిష్ట సామర్థ్యం, సాపేక్షంగా తక్కువ LiCo ముడి పదార్థంతో పోలిస్తే తక్కువ భద్రత మరియు మెరుగైన భద్రత కారణంగా అత్యంత ఆశాజనకమైన కాథోడ్ మెటీరియల్లలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది. సాంప్రదాయ పదార్థాల కంటే స్నేహపూర్వకత మరియు ఖర్చు ప్రయోజనాలు.
ఈ రకమైన మెటీరియల్ అదే -NaFeO₂-రకం లేయర్డ్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది మరియు R-3m స్పేస్ సమూహానికి చెందినది. ఈ భావనను మొదట లియు మరియు ఇతరులు ప్రతిపాదించారు. 1999లో. ఇది మూడు కాథోడ్ పదార్థాల ప్రయోజనాలను తెలివిగా మిళితం చేస్తుంది - లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ (LiCoO₂), లిథియం నికెల్ ఆక్సైడ్ (LiNiO₂), మరియు లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (LiMnO₂) - మరియు ప్రతి ఒక్క మెటీరియల్లో చూపిన ప్రతి లోపాలను సమర్థవంతంగా భర్తీ చేస్తుంది 5-6). పరివర్తన మెటల్ మూలకాల నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, నిర్దిష్ట సామర్థ్యం, సైకిల్ పనితీరు, భద్రత మరియు ఖర్చు మధ్య సరైన సమతుల్యతను మరింత సాధించవచ్చు.
లిథియం నికెల్ కోబాల్ట్ మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ (NCM) టెర్నరీ కాథోడ్ పదార్థం యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణం ప్రాథమికంగా LiCoO2 మాదిరిగానే ఉంటుంది, రెండూ షట్కోణ లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్కు చెందినవి.
