Bór-undirstaða efni í litíum-brennisteins rafhlöðu - Iðnaðarfréttir

Nýlegar framfarir á efni sem byggir á bór í litíum-brennisteinsrafhlöðu

Höfundur:LI Gaoran, LI Hongyang, ZENG Haibo

MIIT Key Laboratory of Advanced Display Materials and Devices, Institute of Nano Optoelectronic Materials, School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094

Ágrip

Litíum-brennisteins (Li-S) rafhlöður gegna mikilvægu hlutverki í þróun næstu kynslóðar rafefnafræðilegrar orkugeymslutækni vegna mikillar orkuþéttleika og lágs kostnaðar. Hins vegar er hagnýt beiting þeirra enn hindruð af hægum hreyfihvörfum og litlum afturkræfni umbreytingarviðbragðanna, sem stuðla að tiltölulega lítilli hagnýtri getu, Coulombic óhagkvæmni og óstöðugleika í hjólreiðum. Í þessu sambandi er skynsamleg hönnun leiðandi, aðsogandi og hvatavirkra efna mikilvæg leið til að koma á stöðugleika og stuðla að brennisteins rafefnafræði. Með því að njóta góðs af einstökum atóm- og rafeindabyggingum bórs, sýna bór-undirstaða efni margvíslega og stillanlega eðlis-, efna- og rafefnafræðilega eiginleika og hafa hlotið mikla rannsóknarathygli í Li-S rafhlöðum. Í þessari grein er farið yfir nýlegar rannsóknir á efni sem byggjast á bór, þar á meðal bórófen, bóratómdópað kolefni, málmboríð og málmboríð í Li-S rafhlöðum, lýkur þeim vandamálum sem eftir eru og leggur til framtíðarþróunarsjónarmið.

Leitarorð:litíum-brennisteins rafhlaða, boríð, efnalyf, bórófen, skutlaáhrif, endurskoðun

Að þróa græna endurnýjanlega orku, þróa háþróaðar orkubreytingar og geymsluaðferðir og koma á skilvirku og hreinu orkukerfi eru óumflýjanlegir kostir til að takast á við orkukreppuna og loftslagsbreytingar í heiminum í dag. Rafefnafræðileg orkugeymslutækni, táknuð með rafhlöðum, getur umbreytt og geymt nýja hreina orku og nýtt hana á skilvirkara og þægilegra formi og gegnir mikilvægu hlutverki í að stuðla að grænu orkuhagkerfi og sjálfbærri þróun [1,2]. Meðal margra rafhlöðutækni hafa litíumjónarafhlöður kosti mikillar orkuþéttleika og engin minnisáhrif. Það hefur náð hraðri þróun frá markaðssetningu árið 1991 og hefur verið mikið notað í rafknúnum ökutækjum, flytjanlegum rafeindatækjum, landvörnum og öðrum sviðum [3,4]. Hins vegar, með stöðugri þróun rafbúnaðar, hafa hefðbundnar litíumjónarafhlöður ekki getað mætt vaxandi orkuþörf. Í ljósi þessa hafa litíum-brennisteinsrafhlöður vakið mikla athygli vegna mikillar fræðilegrar sértækrar getu (1675 mAh·g-1) og orkuþéttleika (2600 Wh∙kg-1). Á sama tíma eru brennisteinsauðlindir miklar, víða dreifðar, ódýrar og umhverfisvænar, sem gerir litíum-brennisteinsrafhlöður að rannsóknarsvæði á sviði nýrra aukarafhlaðna á undanförnum árum [5,6].

1 Vinnureglur og núverandi vandamál með litíum-brennisteins rafhlöður

Litíum-brennisteins rafhlöður nota venjulega frumefnabrennistein sem jákvæða rafskautið og málmlitíum sem neikvæða rafskautið. Grunnbygging rafhlöðunnar er sýnd á mynd 1(a). Rafefnahvarfið er fjölþrepa umbreytingarhvarfferli sem felur í sér margar rafeindaflutningar, ásamt fasabreytingum á föstu formi og vökva og röð litíumpólýsúlfíð milliefna (Mynd 1(b)) [7,8]. Meðal þeirra eru frumefnisbrennisteini og stuttkeðja Li2S2/Li2S sem staðsett eru á báðum endum hvarfkeðjunnar óleysanleg í raflausninni og eru til í formi útfellingar á yfirborði rafskautsins. Langkeðju litíum pólýsúlfíð (Li2Sx, 4 Minna en eða jafnt og x Minna en eða jafnt og 8) hefur meiri leysni og flutningsgetu í raflausninni. Byggt á innri eiginleikum rafskautsefna og umbreytingarhvarfakerfi þeirra í fast-fljótandi fasa, hafa litíum-brennisteinsrafhlöður orku- og kostnaðarkosti, en þær standa einnig frammi fyrir mörgum vandamálum og áskorunum [9,10,11,12]:

Fig 1

Mynd 1 Skýringarmynd af (a) uppsetningu litíum-brennisteins rafhlöðu og (b) samsvarandi hleðslu- og losunarferli[7]

1) Fastfasa frumefnabrennisteinn og Li2S safnast fyrir á yfirborði rafskautsins og innri rafeinda- og jónatregðu þeirra leiða til erfiðleika við hleðsluflutning og hægar hvarfhreyfileika og dregur þannig úr nýtingarhraða virkra efna og raunverulegri getu rafhlöðunnar.

2) Það er mikill þéttleikamunur á brennisteini og Li2S á báðum endum hvarfkeðjunnar (2,07 á móti 1,66 g∙cm-3). Efnið verður fyrir allt að 80% rúmmálsbreytingu meðan á hvarfferlinu stendur og vélrænni burðarstöðugleiki rafskautsins stendur frammi fyrir miklum áskorunum.

3) Upplausn og flæðishegðun litíumpólýsúlfíðs í raflausninni veldur alvarlegum "skutluáhrifum", sem leiðir til alvarlegs virks efnistaps og Coulomb taps. Að auki tekur litíumpólýsúlfíð þátt í efna-/rafefnafræðilegum hliðarhvörfum á yfirborði rafskautsins, sem veldur ekki aðeins frekari tapi á virkum efnum, heldur gerir það einnig aðgerðar og tærir yfirborð rafskautsins, eykur myndun og vöxt litíumdendríta og eykur öryggisáhættu.

Þessi vandamál tengjast innbyrðis og hafa áhrif hvert á annað, sem eykur flókið rafhlöðukerfi til muna, sem gerir það að verkum að núverandi litíum-brennisteinsrafhlöður eiga erfitt með að mæta þörfum hagnýtra nota hvað varðar virka efnisnýtingu, raunverulegan orkuþéttleika, stöðugleika hringrásar og öryggi. . Af greiningu á ofangreindum vandamálum má sjá að sanngjarnt eftirlit með brennisteins rafefnafræðilegu viðbragðsferlinu er eina leiðin til að bæta árangur litíum-brennisteins rafhlöður. Hvernig á að ná fram skilvirkri stjórnun og endurbótum á rafefnafræði brennisteins fer eftir markvissri hönnun, þróun og beitingu háþróaðra hagnýtra efna. Meðal þeirra er dæmigerðasta stefnan að þróa hagnýt efni með leiðandi, aðsogs- og hvataeiginleika sem brennisteinsbakskautshýsilar eða breyttar skiljur. Með eðlis- og efnafræðilegum samskiptum við litíumpólýsúlfíð er virka efnið bundið við jákvæða rafskautssvæðið, hindrar upplausn og dreifingu og stuðlar að rafefnafræðilegri umbreytingu þess. Þar með draga úr skutluáhrifum og bæta orkunýtni og hringrásarstöðugleika rafhlöðunnar [13,14]. Á grundvelli þessarar hugmyndar hafa vísindamenn þróað ýmsar gerðir af starfrænum efnum á markvissan hátt, þar á meðal kolefnisefni, leiðandi fjölliður, lífrænar rammar úr málmi, málmoxíð/súlfíð/nítríð o.fl. Góður árangur hefur náðst [15,16,17, 18,19].

2 Notkun bór-undirstaða efna í litíum-brennisteins rafhlöður

Bór er minnsta málmefni frumefnisins. Lítill atómradíus hans og stór rafneikvæðing gerir það auðvelt að mynda samgild málmsambönd. Bóratóm hafa dæmigerða rafeindasnauða uppbyggingu og gildisrafeindastilling þeirra er 2s22p1. Þeir geta deilt einni eða fleiri rafeindum með öðrum atómum með ýmsum blendingsformum til að mynda fjölmiðjutengi [20,21]. Þessir eiginleikar gera boride uppbyggingu mjög stillanleg, sýnir einstaka og ríka efna- og eðlisfræðilega eiginleika og er hægt að nota mikið á mörgum sviðum eins og léttan iðnað, byggingarefni, landvarnir, orku osfrv. [22,23]. Til samanburðar eru rannsóknir á bór-undirstaða efni í litíum-brennisteinsrafhlöðum enn á frumstigi. Undanfarin ár hafa nanótækni og lýsingaraðferðir haldið áfram að þróast og byggingareiginleikar bór-undirstaða efna hafa verið stöðugt könnuð og þróuð, sem gerir það að verkum að markvissar rannsóknir og beiting þeirra í litíum-brennisteinskerfi eru einnig farin að koma fram. Í ljósi þessa er þessi grein einblínt á dæmigerð bór-undirstaða efni eins og bórófen, bóratómbætt kolefni, málmboríð og málmlaus bóríð. Þessi grein fer yfir nýjustu framfarir rannsókna í litíum-brennisteins rafhlöðum, dregur saman núverandi vandamál og hlakkar til framtíðarþróunarleiðbeininga.

2.1 Borene

Sem mjög dæmigerð allótróp meðal bórþátta hefur bórófen eins atómsþykka tvívíddarbyggingu svipað grafeni. Í samanburði við magn bór frumefni, sýnir það yfirburða rafmagns-, vélræna og varma eiginleika og er rísandi stjarna í tvívíðum efnum [24]. Byggt á staðfræðilegum mun á fyrirkomulagi bóratóma, hefur bórófen ríka kristalbyggingu og rafeiginleika, svo og anisotropic leiðandi eiginleika. Eins og sjá má á mynd 2(a, b), hafa rafeindir í bórófen tilhneigingu til að einbeita sér efst á bóratómum og þessi rafeindaskautun hafa meiri bindivirkni. Gert er ráð fyrir að það veiti góða efnaaðsogsstaði fyrir pólýsúlfíð í litíum-brennisteins rafhlöðukerfum [25]. Á sama tíma hefur bórófenfilman góða rafleiðni og líkamlegan og efnafræðilegan stöðugleika, þannig að hún hefur góða notkunarmöguleika í litíum-brennisteinsrafhlöðum.

Fig 2

Mynd 2 (a) Byggingarlíkön af mismunandi bórófenum og samsvarandi dreifingu hleðsluþéttleika þeirra, (b) aðsogsorka pólýsúlfíða á mismunandi bórófenum[25]

Jiang o.fl. [26] kom í ljós með fræðilegum útreikningum að bórófen sýnir sterka aðsogsgetu litíumpólýsúlfíðs. Hins vegar getur þessi sterka víxlverkun einnig auðveldlega komið af stað niðurbroti Li-S klasa, sem leiðir til taps á brennisteini, virka efninu. Til samanburðar dregur yfirborð bórófen með innri galla uppbyggingu litíum pólýsúlfíð varlega í sig [27], sem gerir það kleift að takmarka skutluhegðun en forðast niðurbrot og eyðileggingu hringbyggingarinnar. Búist er við að það verði hentugra litíum pólýsúlfíð aðsogsefni. Á sama tíma sýna orkubandsgreiningarniðurstöður bórfen-litíum pólýsúlfíð aðsogsbyggingarinnar að aðsogsþyrpingarnar eru úr málmi, sem er aðallega vegna innri málmaeiginleika bórs og sterks rafhljóðtengistyrks þess. Búist er við að það hjálpi rafefnafræðilegu umbreytingarferli brennisteins til að fá betri hvarfhvörf [28]. Auk þess hafa Grixti o.fl. [29] líkti eftir dreifingarferli litíumpólýsúlfíðsameinda á yfirborði 12-borens. Það kom í ljós að 12-boren sýndi mikla aðsog í röð litíumpólýsúlfíða. Lægstu dreifingarorkuhindranir Li2S6 og Li2S4 sameinda í hægindastólsáttinni eru 0.99 og 0.61 eV í sömu röð, sem er auðveldara en dreifing í sikksakkstefnu. Þökk sé góðri aðsogsgetu og hóflegri dreifingarorkuhindrun er 12-boren talið frábært litíumpólýsúlfíð aðsogsefni, sem búist er við að bæli skutluáhrif í litíum-brennisteinsrafhlöðum og bæti afturkræfni brennisteins rafefnafræðilegra viðbragða.

Hins vegar eru flestar núverandi rannsóknir á bórþynningu í litíum-brennisteinsrafhlöðum enn á fræðilegu spástigi og sjaldan er greint frá tilraunastaðfestingum. Þetta er aðallega vegna erfiðleika við að útbúa bórþynnt. Spáð var tilvist bórs á tíunda áratugnum, en það var í raun ekki undirbúið fyrr en árið 2015 [30]. Hluti af ástæðunni gæti verið sú að bór hefur aðeins þrjár gildisrafeindir og þarf að mynda rammabyggingu til að bæta upp rafeindirnar sem vantar, sem gerir það auðveldara að mynda þrívídd frekar en tvívídd. Sem stendur byggir framleiðsla bórs venjulega á tækni eins og sameindageislaeitrun og hátt lofttæmi, háan hita og aðrar aðstæður, og nýmyndun þröskuldur er hár [31]. Þess vegna er nauðsynlegt að þróa einfaldari og skilvirkari bórþynnt nýmyndunaraðferð og kanna frekar í tilraunaskyni og sýna fram á áhrif hennar og skylda aðferðir í litíum-brennisteinsrafhlöðum.

2.2 Bóratóm dópað kolefni

Efnafræðilega dópuð kolefnisefni eru heit efni á sviði nýrra orkurannsókna. Viðeigandi frumefnisnotkun getur haldið kostum kolefnisefna eins og létt og hár leiðni, en gefur þeim aukna eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika til að laga sig að mismunandi notkunarsviðum [32,33]. Efnafræðilega dópuð kolefnisefni hafa verið mikið rannsökuð í litíum-brennisteinsrafhlöðum [34,35], þar á meðal er lyfjanotkun með mjög rafneikvæðum atómum eins og köfnunarefnisatómum algengari. Aftur á móti hefur bór rafeindaskorta uppbyggingu og er minna rafneikvætt en kolefni. Það verður rafjákvæðt eftir að það hefur verið fellt inn í kolefnisgrindar. Gert er ráð fyrir að það myndi góð aðsogsáhrif á neikvætt hlaðnar pólýsúlfíð anjónir og dregur þannig úr skutluáhrifum [36,37].

Yang o.fl. [38] notaði bórdópað porous kolefni sem brennisteinsbakskautshýsilefni og komst að því að bórdoping bætti ekki aðeins rafræna leiðni kolefnisefnisins heldur olli jákvæðri skautun kolefnisfylkisins. Neikvætt hlaðnar pólýsúlfíðjónir aðsogast á áhrifaríkan hátt og festast í gegnum rafstöðueiginleika aðsogs og Lewis víxlverkun og hindra þannig upplausn þeirra og dreifingu (mynd 3(a, b)). Þess vegna sýnir brennisteinsbakskautið, sem byggt er á bórdópuðu gljúpu kolefni, meiri upphafsgetu og stöðugri hjólreiðaframmistöðu en hreint kolefnis- og köfnunarefnisdópuð sýni. Xu o.fl. [39] fékkst bóratóm-dópað kolefnisnanotube/brennisteins samsett bakskautsefni (BUCNTs/S) með vatnshitaaðferð með einum potti. Vökvafasa in-situ nýmyndun gerir brennisteini jafnari dreifingu í samsettu efninu, á meðan bórdoping gefur hýsilefninu sem byggir á kolefni meiri rafleiðni og sterkari brennisteinsbindandi getu. BUCNTs/S rafskautið sem fékkst fékk upphafsgetu upp á 1251 mAh∙g-1 við 0.2C, og gat enn haldið getu upp á 750 mAh∙g-1 eftir 400 lotur. Auk brennisteinsbakskautshýsla gegna bórdópuð kolefnisefni einnig mikilvægu hlutverki við hönnun rafhlöðuvirkra skilgreina. Han o.fl. [40] húðað létt bór-dópað grafen á hefðbundinni skilju til að smíða hagnýtt breytingalag, með því að nota aðsog þess og endurnotkun á pólýsúlfíðum til að draga úr skutluáhrifum og bæta nýtingarhraða virkra efna.

Fig 3

Mynd 3 (a) Skipulag B-dópaðs kolefnisstoðkerfis, (b) S2p XPS litróf brennisteinssamsetninga byggt á mismunandi frumefnisdópuðu gljúpu kolefni; og (c) kerfi hleðslu-losunarferlis NBCGN/S samsetts efnis, (d) hjólreiðar við 0.2C og (e) hraðaframmistöðu brennisteinsrafskauta sem byggjast á mismunandi frumefnisdópuðum bognum grafen nanóböndum[44]

Með hliðsjón af grunneiginleikum mismunandi lyfjagjafarþátta og mismunandi verkunarmáta þeirra í uppbyggingu kolefnisgrindarinnar, er fjölþátta samlyfin ein af mikilvægum aðferðum til að stjórna yfirborðsefnafræði kolefnisefna og bæta rafefnafræðileg viðbrögð brennisteins [41, 42, 43]. Í þessu sambandi myndaði rannsóknarhópur Kuang [44] nitur og bór samdópuð grafen nanóbönd (NBCGN) í fyrsta skipti með vatnshitaaðferð sem hýsilefni fyrir brennisteinsbakskautið, eins og sýnt er á mynd 3(c). Rannsóknin leiddi í ljós að samlegðaráhrif köfnunarefnis og bórs samhliða lyfjanotkunar örva NBCGN til að fá stærra sérstakt yfirborð, svitaholarúmmál og meiri leiðni, heldur hjálpar einnig til við að dreifa brennisteini jafnt í bakskautinu. Meira um vert, bór og köfnunarefni virka sem rafeindasnauð og rafeindarík miðstöðvar í samdópuðu kerfinu. Það er hægt að tengja það við Sx2- og Li+ í sömu röð í gegnum Lewis-víxlverkun, og þar með aðsogast litíumpólýsúlfíð á skilvirkari hátt og bætir umtalsvert hringrás og afköst rafhlöðunnar (Mynd 3(d, e)). Byggt á svipuðum lyfjamisnotkunarþáttum með háum og lágum rafneikvæðum þáttum. Jin o.fl. [45] útbúin bór- og súrefnisbætt fjölveggja kolefnis nanórör hýsilefni með því að nota bórsýru sem íblöndunarefni. Rafhlaðan sem myndast heldur enn tiltekinni afkastagetu upp á 937 mAh∙g-1 eftir 100 lotur, sem er umtalsvert betri en rafhlaðanafköst miðað við venjulegar kolefnisrör (428 mAh∙g-1). Að auki hafa vísindamenn einnig reynt önnur samlyfjaform. Þar með talið bórsílíkat samdópað grafen [46], kóbalt málm og bór köfnunarefni samlyft grafen [47], o.s.frv., hafa í raun bætt afköst rafhlöðunnar. Samlegðaráhrif samdópuðu íhlutanna gegna mikilvægu hlutverki við að bæta rafefnafræðileg viðbrögð brennisteins.

Bór frumefni lyfjanotkun getur á áhrifaríkan hátt bætt innri leiðni og yfirborðsefnaskautun kolefnisefna, styrkt efnafræðilega aðsog og hindrað flutningshegðun litíumpólýsúlfíðs og þar með bætt rafefnafræðileg viðbrögð brennisteins og stöðugleika og bætt afköst rafhlöðunnar. Þrátt fyrir þetta eru enn mörg vandamál í rannsóknum á bórdópuðum kolefnisefnum í litíum-brennisteinsrafhlöðum, sem þarf að rannsaka og greina frekar. Til dæmis áhrif bórsópunarmagns og lyfjauppsetningar á leiðni, yfirborðshleðsludreifingu og aðsogshegðun litíumpólýsúlfíðs kolefnisefna. Á sama tíma veltur á þróun háþróaðrar undirbúningsaðferða og tækni hvernig hægt er að fá kolefnisefni með háu bór lyfjamagni og hvernig á að stjórna lyfjauppsetningu nákvæmlega. Þar að auki, fyrir samsett lyfjakerfi, þarf enn að kanna betur heppilegri samsetningar lyfjaefna. Koma á kerfisbundnu samspili milli bygginga og virkni til að skýra samlegðaráhrifakerfi samvirku byggingarinnar og áhrif þess á hátt og styrkleika samskipta hýsils og gesta í rafefnafræði brennisteins.

2.3 Borides úr málmi

Málmsambönd hafa alltaf verið rannsóknarreitur fyrir hagnýt efni í litíum-brennisteinsrafhlöðum vegna innri efnafræðilegra skautunareiginleika þeirra og góðrar formfræðilegrar og byggingarmýktar. Það er ólíkt algengum málmoxíðum, súlfíðum, nítríðum og öðrum jónískum efnasamböndum. Málmboríð eru venjulega samsett úr bór og málmþáttum sem byggjast á samgildum tengjum og fyllt uppbygging þeirra erfir hluta málmleikans. Það sýnir miklu meiri leiðni en önnur málmsambönd (Mynd 4) [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56], og getur veitt hraðvirkt framboð rafeinda fyrir rafefnafræðileg viðbrögð [57]. Á sama tíma er staðbundin takmörkuð jónatengi skautbygging milli málms og bórs, sem getur veitt góða aðsogsstaði fyrir pólýsúlfíð [58,59]. Að auki er stöðugleiki mjög rafneikvæðs bórs veikst eftir málmblöndur með umbreytingarmálmum og það er auðveldara að taka þátt í redoxhvörfum. Þetta gerir það mögulegt fyrir málmboríð að taka þátt í litíum-brennisteins rafefnafræðilegum viðbrögðum með yfirborðsviðbrögðum sem miðlari [60].

Fig 4

Mynd 4 Samanburður á leiðni við nokkra flokka málmefnasambanda[48,49,50,51,52,53,54,55,56]

Guan o.fl. [61] útbjó hýsilefni fyrir brennisteinsbakskaut með því að hlaða myndlausum Co2B nanóögnum á grafen með því að nota vökvafasa minnkunaraðferð. Rannsóknir hafa leitt í ljós að bæði bór og kóbalt geta þjónað sem aðsogsstaðir til að festa litíumpólýsúlfíð efnafræðilega og hindra þannig upplausn þess og flæði. Samhliða frábærri langdrægri leiðni grafens, hefur rafhlaðan enn afhleðslugetu upp á 758 mAh·g-1 eftir 450 lotur við 1C hraða og afkastagetu hrörnunarhraði á hverja lotu er { {26}}.029%, sem sýnir framúrskarandi frammistöðu í lotu. Byggt á svipuðum samlegðaráhrifum frásogsáhrifa, hefur Co2B@CNT samsett efni, notað sem virka skilju fyrir litíum-brennisteins rafhlöður, aðsogsgetu Li2S6 allt að 11,67 mg∙m-2 [62], sem getur hindra á áhrifaríkan hátt dreifingu og skarpskyggni pólýsúlfíða og ná þeim tilgangi að hindra skutluáhrif. Á þessum grundvelli, Guan o.fl. [63] notaði ennfremur tvívítt málmkarbíð (MXene) sem burðarefni til að búa til Co2B@MXene heterojunction samsett efni (Mynd 5(a~d)). Með fræðilegum útreikningum kom í ljós að rafræn samskipti við heterojunction tengið leiða til flutnings rafeinda frá Co2B til MXene. Þessi áhrif bæta frásog og hvatagetu Co2B fyrir pólýsúlfíð (Mynd 5(a, b)). Þess vegna er afkastageta rafhlöðunnar sem byggist á Co2B@MXene virkni breyttum skilju í 2000 lotum aðeins 0,0088% á hverri lotu. Og við brennisteinshleðslu upp á 5,1 mg∙cm-2 er sértæka afkastageta enn allt að 5,2 mAh∙cm-2 (Mynd 5(c,d)). Það skal tekið fram að í samanburði við kristallaða fasabyggingu er þessi tegund af formlausum fasa málmboríðefnum mildari og einfaldari í efnisgerð. Hins vegar er stýranleiki og stöðugleiki frumeinda- og sameindabyggingar þess tiltölulega lélegur, sem veldur mikilli hindrun við að skýra íhluti þess og örbyggingu og kanna áhrifamátt þess á rafefnafræðilega viðbragðsferlið brennisteins.

Fig 5

Mynd 5 (a) Li2S4 aðsogsstillingar á Co2B og Co2B@MXene yfirborði, (b) kerfi endurdreifingar rafeinda á snertifletunum milli Co2B og MXene, (c) hjólreiðaframmistöðu frumna byggðar á Co2B@MXene og öðrum skiljum, ( d) langtíma hjólreiðaframmistöðu Co2B@MXene frumunnar[63]; (e) skýringarmynd af yfirborðsefnafræðilegri innilokun pólýsúlfíða á TiB2, (f) aðsogsstillingar og (g) orku brennisteinstegunda á (001) og (111) yfirborð TiB2, (h) háhleðsluafköst og (i) ) langtíma hringrás TiB2-brennisteinsrafskauts[63,65]

TiB2 er klassískt málmboríð með framúrskarandi rafleiðni (~106 S∙cm-1) og er mikið notað á sviðum eins og leiðandi keramik, nákvæmni vinnslu og rafefnafræðilegum tækjum. TiB2 hefur dæmigerða sexhyrnd uppbyggingu og hefur mikla hörku og burðarteygjanleika, sem hjálpar til við að laga sig að rúmmálsbreytingu brennisteinsviðbragða. Á sama tíma er gert ráð fyrir að mikill fjöldi ómettaðra mannvirkja á yfirborði þess myndi sterka efnafræðilega víxlverkun við litíumpólýsúlfíð [64], og nái þar með góðum aðsogs- og lokunaráhrifum. Li o.fl. [65] greindi fyrst frá því að TiB2 væri notað sem hýsilefni fyrir brennisteinsbakskaut. Eins og sýnt er á mynd 5(e~g), meðan á varmablöndunarferlinu með S stendur, er yfirborð TiB2 að hluta til brennisteinsblandað. Litíum pólýsúlfíðið sem framleitt er við hvarfið er á áhrifaríkan hátt aðsogað í gegnum van der Waals krafta og Lewis sýru-basa víxlverkanir og áhrif þessa kerfis eru mikilvægari á (001) yfirborðinu. Brennisteinsbakskautið sem fékkst fékk stöðuga hringrás upp á 500 lotur við 1C hraða, og á sama tíma hélt sértæka afkastagetan 3,3 mAh∙cm-2 eftir 100 lotur við brennisteinshleðslu upp á 3,9 mg∙cm{{19 }}. sýndi góða rafefnafræðilega frammistöðu (Mynd 5(h, i)). Byggt á niðurstöðum XPS greiningar og fræðilegum útreikningum, ætti að rekja framúrskarandi litíum pólýsúlfíð aðsogsáhrif TiB2 til yfirborðs "passivation" vélbúnaðar þess. Að auki bar rannsóknarhópur Lu [66] saman aðsogsáhrif TiB2, TiC og TiO2 á litíum pólýsúlfíð og kannaði samkeppniskerfi á milli samsvarandi efnaaðsogs og lausnarafsogs. Niðurstöðurnar sýna að bór með minni rafneikvæðni gerir TiB2 til að hafa sterkari aðsogsgetu og ásamt eter raflausn með veika lausnargetu getur það í raun bætt brennisteinsnýtingu og aukið afturkræfni rafefnafræðilegra viðbragða. Í ljósi þessa hefur TiB2 einnig verið notað til að smíða margnota skilju [67], sem á skilvirkan hátt aðsogast, festir og endurnýtir virk efni, sem bætir verulega stöðugleika rafhlöðunnar. Afkastagetan getur haldið 85% af upphafsgildinu eftir 300 lotur við 0,5C.

Líkt og TiB2 hefur MoB góða leiðni og innri tvívídd uppbygging þess er til þess fallin að afhjúpa aðsogsstaðina að fullu og búist er við að hún verði góður brennisteinsbakskautshvati [68]. Manthiram rannsóknarhópurinn við háskólann í Texas í Austin [69] notaði Sn sem afoxunarefni og myndaði MoB nanóagnir með fastfasa aðferð, sem sýndi góða aðsogs- og hvarfagetu fyrir litíum pólýsúlfíð. MoB hefur mikla rafeindaleiðni (1,7×105 S∙m-1), sem getur veitt hraða rafeindum fyrir brennisteinshvörf; á sama tíma eru vatnssæknir yfirborðseiginleikar MoB stuðla að bleyta raflausna og hjálpa til við hraðan flutning litíumjóna. Þetta tryggir nýtingu virkra efna við magrar raflausnaraðstæður; þar að auki getur nanóstærð MoB að fullu afhjúpað hvarfavirka staðina sem eru framkölluð af rafeindasnauðri bóratómum, sem gerir efnið kleift að hafa bæði framúrskarandi innri og augljósa hvatavirkni. Byggt á þessum kostum, jafnvel þótt MoB sé bætt við í litlu magni, getur það bætt rafefnafræðilegan árangur verulega og sýnt töluvert hagkvæmni. Rafhlaðan sem myndast hefur aðeins 0,03% deyfingu á hverri lotu eftir 1,000 lotur á 1C hraða. Og við brennisteinshleðslu upp á 3,5 mg∙cm-2 og raflausn/brennisteinshlutfall (E/S) upp á 4,5 ml∙g-1, náðist framúrskarandi afköst rafhlöðuhringrásar með mjúkum pakka. Að auki notaði Nazar rannsóknarhópurinn [70] léttan MgB2 sem rafefnafræðilegan umbreytingarmiðil fyrir litíumpólýsúlfíð. Það kom í ljós að bæði B og Mg geta þjónað sem aðsogsstaðir fyrir pólýsúlfíð anjónir, styrkt rafeindaflutning og náð betri stöðugleika í hringrásum við mikla brennisteinshleðslu (9,3 mg∙cm-2).

Þessi verk sýna að fullu skilvirkni og yfirburði málmboríða við að bæta rafefnafræðileg viðbrögð brennisteins. Hins vegar, samanborið við kerfi eins og málmaoxíð og súlfíð, eru enn tiltölulega fáar rannsóknarskýrslur um málmboríð í litíum-brennisteinsrafhlöðum og rannsóknir á efnum og skyldum aðferðum þarf einnig að auka og dýpka. Að auki hafa kristallaðar málmboríð venjulega mikinn styrkleika og undirbúningsferlið krefst þess að fara yfir háar orkuhindranir og fela í sér háan hita, háan þrýsting og aðrar erfiðar aðstæður, sem takmarkar rannsóknir og beitingu þeirra. Þess vegna er þróun á einföldum, mildum og skilvirkum málmbóríð nýmyndunaraðferðum einnig mikilvæg stefna í málmboríðrannsóknum.

2.4 Bóríð sem ekki eru úr málmi

Í samanburði við málmboríð eru ómálmboríð venjulega minna þétt og léttari, sem er gagnlegt fyrir þróun rafgeyma með mikla orkuþéttleika; hins vegar skapar lægri leiðni þeirra viðnám gegn skilvirkni og hreyfihvörfum brennisteins rafefnafræðilegra viðbragða. Sem stendur hafa vísindamenn náð ákveðnum framförum við að smíða brennisteinsfestandi efni fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður sem byggjast á bóríð sem ekki eru úr málmi, þar á meðal bórnítríð, bórkarbíð, bórfosfíð og bórsúlfíð [71, 72, 73].

Bórnítríð (BN) og bórkarbíð (BC) eru tvö dæmigerðustu og mest rannsökuð bóríð sem ekki eru úr málmi. BN er samsett úr köfnunarefnisatómum og bóratómum til skiptis og inniheldur aðallega fjögur kristalform: sexhyrnd, þríhyrnd, teninga og leurit [74]. Meðal þeirra sýnir sexhyrnt bórnítríð (h-BN) eiginleika eins og breitt bandbil, mikla hitaleiðni og góðan hitauppstreymi og efnafræðilegan stöðugleika vegna grafítlíkrar tvívíddar uppbyggingar og staðbundinna rafrænna skautunareiginleika [75,76]. BN uppbyggingin hefur augljós skauteinkenni og hefur sterka efnafræðilega frásogsgetu fyrir litíumpólýsúlfíð. Á sama tíma er hægt að stjórna efnafræðilegum eiginleikum yfirborðsins með frumefnisdópun og staðfræðilegri gallabyggingu til að tryggja stöðugleika pólýsúlfíð sameindabyggingarinnar en bæta aðsogsstyrk þess [77]. Byggt á þessari hugmynd, Yi o.fl. [78] greindi frá köfnunarefnissnauðu fálaga bórnítríði (v-BN) sem hýsilefni fyrir brennisteinsbakskaut (Mynd 6(a)). Rannsóknir hafa komist að því að rafjákvæð laus staða í v-BN hjálpar ekki aðeins við að festa og umbreyta pólýsúlfíð, heldur einnig flýta fyrir dreifingu og flæði litíumjóna. Í samanburði við upprunalega BN hefur bakskautið sem byggir á v-BN meiri upphafsgetu við 0.1C (1262 á móti 775 mAh∙g-1) og hrörnunarhraða getu eftir 5{{24} }0 lotur við 1C eru aðeins 0,084% á hverja lotu. Sýnir góðan stöðugleika í hjólreiðum. Að auki, Hann o.fl. [79] komst að því að O doping getur bætt efnaskautun BN yfirborðs enn frekar, fengið efnið til að mynda stærra sérstakt yfirborð og samtímis bætt innri og augljósa aðsogseiginleika.

Fig 6

Mynd 6 (a) TEM mynd og skýringarmynd atómuppbyggingar v-BN[78]; (b) Skipulag g-C3N4/BN/grafen samsettra jóna sigti og (c) samsvarandi Li-S frumuhringrás[80]; (d) Skýringarmynd og sjónræn mynd af BN/Celgard/kolefnis þrílaga skilju, og (e) samsvarandi afköst frumuhjóla[83]; (f) Skema og (g) SEM mynd af B4C@CNF og líkan af B4C nanóvíra, (h) Li2S4 aðsogsorka á mismunandi hliðum B4C[87]

Þrátt fyrir að BN efni hafi góða efnafræðilega aðsogseiginleika, er eigin léleg leiðni þess ekki til þess fallin að flytja hvarfgjörn hleðslu. Þess vegna er hönnun samsettra mannvirkja með leiðandi efnum mikilvæg leið til að bæta enn frekar alhliða aðsog þeirra og hvatavirkni. Í ljósi þessa hafa Deng o.fl. [80] hannaði samsett jóna sigti byggt á grafítlíku kolefnisnítríði (g-C3N4), BN og grafeni sem fjölvirkt millilag fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður (Mynd 6(b)). Meðal þeirra geta 0.3 nm-stærð skipulögð jónagöng í g-C3N4 uppbyggingunni í raun lokað pólýsúlfíð og leyft litíumjónum að fara í gegnum. BN þjónar sem hvarfhvati til að stuðla að umbreytingu pólýsúlfíða og grafen þjónar sem innbyggður straumsafnari til að veita framúrskarandi langdræga leiðni. . Þökk sé samverkandi áhrifum þessara þriggja tvívíðu íhluta, getur rafhlaðan sem myndast hringt stöðugt í meira en 500 lotur við mikla brennisteinshleðslu upp á 6 mg∙cm-2 og hraða 1C (Mynd 6(c)). Að auki hafa vísindamenn reynt að setja þunnt lag af BN nanosheet/graphene samsettri filmu á yfirborð bakskautsins sem hlífðarlag á einfaldara og beinni formi [81,82]. Það hindrar í raun upplausn og dreifingu litíumpólýsúlfíðs og bætir verulega sérstaka getu og hringrásarstöðugleika brennisteinsbakskautsins. Í 1000 lotum við 3C er afkastagetudempunarhlutfallið aðeins 0,0037% á hverja lotu. Athyglisvert er að Ungyu Paik rannsóknarhópurinn við Hanyang háskóla [83] samþykkti aðra samsetningu hugmynda til að smíða fjölnota skilju með BN/Celgard/kolefnissamlokubyggingu. Eins og sýnt er á mynd 6(d), eru kolefnisríka lagið og BN lagið, hvort um sig, húðuð á jákvæðu og neikvæðu rafskautshlið venjulegs skilju. Meðal þeirra geta kolefnislagið og BN-lagið sameiginlega lokað skutlu litíumpólýsúlfíðs og takmarkað dreifingu þess á yfirborð neikvæða rafskautsins. Á sama tíma takmarkar BN lagið á neikvæðu rafskautshliðinni einnig vöxt litíumdendríta. Þökk sé þessari samvinnuverndarbúnaði hefur rafhlaðan mikla varðveisluhlutfall (76,6%) og sértæka getu (780,7 mAh∙g-1) eftir 250 lotur við 0,5C. Verulega betri en venjulegar skiljur og hreinar kolefnisbreyttar skiljur (Mynd 6(e)).

Í samanburði við N hefur C lægri rafneikvæðni, þannig að rafneikvæðingarmunurinn á milli B og C er lítill, sem leiðir til veikari efnaskautun BC-byggingarinnar samanborið við NC. En á sama tíma eykst rafeindaflutningur í BC uppbyggingu og leiðni betri [84,85]. Þess vegna sýnir BC almennt tiltölulega viðbótar eðlis- og efnafræðilega eiginleika við BN. Það hefur lágan þéttleika, tiltölulega góða leiðni og góða hvarfaeiginleika og hefur vænlega notkunarmöguleika á orkusviðinu [86]. Luo o.fl. [87] ræktaði bórkarbíð nanóvíra (B4C@CNF) á staðnum á koltrefjum sem bakskautshýsilefni (Mynd 6(f~h)). Meðal þeirra aðsogar B4C á skilvirkan hátt og takmarkar pólýsúlfíð í gegnum BS tengingu. Á sama tíma hjálpar koltrefjaleiðandi net þess að aðsogað brennisteinn sé fljótt umbreytt og bætir hvarfhvörf. Brennisteinsbakskautið sem fæst hefur 80% afkastagetu eftir 500 lotur og getur náð stöðugri hringrás undir háu brennisteinsinnihaldi (massahlutfall 70%) og hleðslugetu (10,3 mg∙cm{ {16}}). Song o.fl. [88] smíðaði ofurbundið brennisteinshýsilbyggingu í kringum B4C. Uppbyggingin notar virkjað porous bómullarefniskolefni sem sveigjanlegt fylki, B4C nanófrefjar sem virka beinagrindina og minnkað grafenoxíð til frekari húðunar. Sameinar á skilvirkan hátt líkamlega og efnafræðilega innilokun, dregur úr tapi virkra efna og nær framúrskarandi stöðugleika í hringrásinni. Í ljósi góðs aðsogs og hvataeiginleika B4C, dreifði rannsóknarhópur Zhao [89] B4C nanóögnum jafnt í koltrefjadúk með vaxtaraðferð með hvataaðstoðinni á staðnum til að dreifa og afhjúpa virka staði á skilvirkan hátt. Brennisteinsbakskautið sem fæst hefur upphafsgetu allt að 1415 mAh∙g-1 (0,1C) við hleðslu upp á 3,0 mg∙cm-2 og ofurlangt líf upp á 3000 lotur við 1C, sem sýnir góðar umsóknarhorfur.

Það má sjá af ofangreindu að málmlaust bóríð hefur góð aðsog og hvataáhrif á litíumpólýsúlfíð, en leiðni þess er tiltölulega lítil og enn er þörf á leiðandi burðarefni til að aðstoða við rafefnahvarf brennisteins. Meðal þeirra, munurinn á rafrænni uppbyggingu aðliggjandi N og C atóma gerir BN og BC efni til að hafa sína eigin kosti og galla hvað varðar leiðni og samskipti við litíum pólýsúlfíð. Í ljósi þessa, ásamt bórsúlfíði, bórfosfíði, bóroxíði o.s.frv., er hægt að nota þessa tegund af málmlausum bóríði sem góðan burðarefni og vettvang til að rannsaka tengsl byggingar-virkni milli staðbundinnar efnaskautbyggingar og aðsogshvata. getu. Gert er ráð fyrir að frekari kerfisbundin fylgni og greining muni hjálpa til við að skilja viðeigandi smásæ hvarfferli, stjórna fíngerð efna og bæta rafefnafræðilega frammistöðu rafhlöðu. Að auki þarf frekari notkun og þróun bóríða sem ekki eru úr málmi í litíum-brennisteinsrafhlöðum enn að treysta á endurbætur og hagræðingu á undirbúningi þeirra. Þróaðu einfalda og milda undirbúningstækni, á sama tíma og þú þróar efnisbyggingar með hærri innri leiðni og hannar skilvirkari samsett efni til að jafnvægi og taka tillit til leiðni, aðsogs og hvataáhrifa.

3 Niðurstaða

Í stuttu máli hafa litíum-brennisteinsrafhlöður mikla fræðilega orkuþéttleika vegna fjölrafeindaflutningsviðbragða þeirra. Hins vegar hindrar umbreytingarviðbrögð þeirra og innri veik leiðni virku efnanna að kostir þeirra nái fram að ganga. Bór-undirstaða efni hafa einstaka eðlis- og efnafræðilega eiginleika og rafefnafræðilega eiginleika. Markviss hönnun þeirra og skynsamleg beiting eru áhrifaríkar leiðir til að draga úr skutluáhrifum litíum-brennisteins rafhlaðna og bæta hvarfhvörf og afturkræfni. Þau hafa þróast hratt undanfarin ár. Hins vegar eru rannsóknir og notkun bór-undirstaða efna í litíum-brennisteinsrafhlöðum enn á byrjunarstigi og þarf að þróa og kanna frekari hönnun efnisbyggingarinnar og verkunarmáta þess á rafefnafræðilegu viðbragðsferli rafhlöðunnar. Með því að sameina efniseiginleikana og ofangreindar rannsóknarframfarir telur höfundur að framtíðarþróun bór-undirstaða efna í litíum-brennisteinsrafhlöðum ætti að huga betur að eftirfarandi leiðbeiningum:

1) Efnismyndun. Tilbúinn undirbúningur er algengt vandamál sem ofangreind bór-undirstaða efni standa frammi fyrir. Það er brýn þörf á að þróa einfaldari, mildari og skilvirkari aðferðir til að undirbúa efni til að skapa efnislegan grundvöll fyrir rannsóknir á vélbúnaði og kynningu á notkun. Meðal þeirra er undirbúningur formlausra málmboríða með fljótandi fasa minnkunaraðferð efnileg þróunarstefna. Á sama tíma, að nýta kosti þess og reynslu, kanna og þróa tilbúnar leiðir sem byggjast á solvothermal eða bráðnu saltaðferðum geta einnig gefið nýjar hugmyndir um framleiðslu á efni sem byggir á bór. Að auki, meðan á undirbúningsferli boríðs stendur, þarf að huga sérstaklega að eftirliti og hönnun nanóbyggingar og stöðugleika þess til að mæta þörfum viðmótseinkenna litíum-brennisteins rafhlöður.

2) Mechanism könnun. Bór-undirstaða efni hafa einstaka og ríka efnafræðilega eiginleika yfirborðs. Nota skal lýsingaraðferðir á staðnum til að rannsaka frekar samskipti hýsils og gests milli efna sem byggjast á bór og pólýsúlfíða. Sérstaklega ætti að huga að óafturkræfri súlfun á yfirborði, sjálf-rafefnafræðileg oxun og minnkun osfrv., Til að sýna afgerandi byggingarþætti aðsogs- og hvatagetu þess og til að veita fræðilega leiðbeiningar og grunn fyrir markvissa hönnun og þróun efna. Að auki, fyrir dæmigerð formlaus málmbóríð, er nauðsynlegt að huga sérstaklega að muninum á örbyggingu og tengdum eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum milli formlausra og kristallaðra boríðs og vinna með þróun samsvarandi byggingargreiningar- og eiginleikagreiningartækni. Forðastu að álykta um samspil myndlausra efna, litíumpólýsúlfíðs og hvarfferli þess sem byggist eingöngu á kristalla uppbyggingunni.

3) Frammistöðumat. Til að hámarka efnis- og rafhlöðumatskerfið, en auka brennisteinsyfirborðshleðsluna, ætti að huga betur að því að stjórna lykilstærðum eins og þykkt og grop rafskautsins til að bæta gæði og rúmmálsorkuþéttleika rafskautsins samtímis. Að auki eru rafefnafræðilegir eiginleikar við aðstæður með litlum raflausnaskammti (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.

Í stuttu máli fjallar þessi grein um efni sem byggir á bór og fer yfir nýjustu framfarir rannsókna á bórfeni, bóratómdópuðu kolefni, málmboríðum og málmlausum bóríðum í litíum-brennisteins rafhlöðukerfum. Ég vona að það geti veitt tilvísun og innblástur til samstarfsmanna, aukið þróun og notkun bór-undirstaða efna á sviði nýrrar orku og stuðlað að hagnýtri þróun litíum-brennisteins rafhlöður.

Heimildir

[1] DUNN B, KAMATH H, TARASCON J M. Rafmagnsgeymsla fyrir netið: rafhlaða af vali. Vísindi, 2011,334(6058):928-935.

[2] ARICO AS, BRUCE P, SCROSATI B, o.fl. Nanóskipulagt efni fyrir háþróaða orkubreytingu og geymslutæki. Nature Materials, 2005,4(5):366-377.

[3] LIANG YR, ZHAO CZ, YUAN H, o.fl. Endurskoðun á endurhlaðanlegum rafhlöðum fyrir færanleg rafeindatæki. InfoMat, 2019,1(1):6-32.

[4] GOODENOUGH JB, PARK K S. Li-ion hleðslurafhlaðan: sjónarhorn. Journal of the American Chemical Society, 2013,135(4):1167-1176.

[5] TARASCON JM, ARMAND M. Vandamál og áskoranir sem endurhlaðanlegar litíum rafhlöður standa frammi fyrir. Nature, 2011,414:171-179.

[6] JIN GY, HE HC, WU J, o.fl. Kóbaltdópuð hol kolefnisgrind sem brennisteinshýsil fyrir bakskaut litíumbrennisteinsrafhlöðunnar. Journal of Inorganic Materials, 2021,36(2):203-209.

[7] FANG R, ZHAO SY, SUN ZH, o.fl. Áreiðanlegri litíum-brennisteins rafhlöður: tatus, lausnir og horfur. Ítarlegt efni, 2017,29(48):1606823.

[8] HU JJ, LI GR, GAO X P. Núverandi staða, vandamál og áskoranir í litíum-brennisteins rafhlöðum. Journal of Inorganic Materials, 2013,28(11):1181-1186.

[9] LI GR, WANG S, ZHANG YN, o.fl. Endurskoða hlutverk pólýsúlfíða í litíum-brennisteinsrafhlöðum. Ítarlegt efni, 2018,30(22):1705590.

[10] PENG HJ, HUANG JQ, ZHANG Q. Yfirlit yfir sveigjanlegar litíum-brennisteini og hliðstæðar alkalímálm-kalkógen endurhlaðanlegar rafhlöður. Chemical Society Review, 2017,46(17):5237-5288.

[11] JANA M, XU R, CHENG XB, o.fl. Skynsamleg hönnun tvívíddar nanóefna fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður. Orku- og umhverfisvísindi, 2020,13(4):1049-1075.

[12] HE JR, MANTHIRAM A. Yfirlit um stöðu og áskoranir rafhvata í litíum-brennisteinsrafhlöðum. Orkugeymsluefni, 2019,20:55-70.

[13] SEH ZW, SUN YM, ZHANG QF, o.fl. Hönnun háorku litíum-brennisteins rafhlöður. Chemical Society Review, 2016,45(20):5605-5634.

[14] JI XL, EVERS S, BLACK R, o.fl. Staða litíum-brennisteins bakskaut með pólýsúlfíðgeymum. Náttúrusamskipti, 2011,2:325.

[15] ZHANG Z, KONG LL, LIU S, o.fl. Hár skilvirkni brennisteins/kolefnis samsett efni byggt á 3D grafen nanosheet@carbon nanotube fylki sem bakskaut fyrir litíum-brennisteins rafhlöðu. Háþróuð orkuefni, 2017,7(11):1602543.

[16] XU WC, PAN XX, MENG X, o.fl. Leiðandi brennisteinshýsandi efni sem inniheldur ofurfínar vanadínnítríð nanóagnir fyrir afkastamikla litíum-brennisteins rafhlöðu. Electrochemica Acta, 2020,331:135287.

[17] LIU YT, LIU S, LI GR, o.fl. Brennisteinsbakskaut með mikilli rúmmálsorkuþéttleika með þungum og hvata málmoxíðhýsil fyrir litíum-brennisteins rafhlöðu. Advanced Science, 2020,7(12):1903693.

[18] CHEN HH, XIAO YW, CHEN C, o.fl. Leiðandi MOF breytt skilju til að draga úr skutluáhrifum litíum-brennisteins rafhlöðu með síunaraðferð. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019,11(12):11459-11465.

[19] YOO J, CHO SJ, JUNG GY, o.fl. COF-net á CNT-net sem sameindahönnuð, stigskipt porous efnagildra fyrir pólýsúlfíð í litíum-brennisteinsrafhlöðum. Nano Letters, 2016,16(5):3292-3300.

[20] HU Y, LIU C. Kynning á 1,2-flutningi fyrir lífræna bórsambönd. Háskólaefnafræði, 2019,34(12):39-44.

[21] SOREN KM, SUNING W. Bór-undirstaða áreiti móttækileg efni. Chemical Society Review, 2019,48(13):3537-3549.

[22] HUANG ZG, WANG SN, DEWHURST RD, o.fl. Bór: hlutverk þess í orkutengdum ferlum og notkun. Angewandte Chemie International Edition, 2020,59(23):8800-8816.

[23] ZHU YH, GAO SM, HOSMANE N S. Bórauðgað háþróað orkuefni. Inorganica Chimica Acta, 2017,471:577-586.

[24]KHAN K, TAREEN AK, ASLAM M, o.fl. Nýmyndun, eiginleikar og ný rafhvatanotkun 2D-bórófen xenanna. Framfarir í solid state efnafræði, 2020,59:100283.

[25] RAO DW, LIU XJ, YANG H, o.fl. Samkeppni milli bórófen-undirstaða bakskauts og raflausnar fyrir margfeldisúlfíðstengingu litíumbrennisteinsrafhlöðu. Journal of Materials Chemistry A, 2019,7(12):7092-7098.

[26] JIANG HR, SHYY W, LIU M, o.fl. Bórófen og gallað bórófen sem hugsanleg festingarefni fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður: rannsókn á fyrstu meginreglum. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(5):2107-2114.

[27] ZHANG CY, HE Q, CHU W, o.fl. Umbreytingarmálmar dópaðir bórfen-grafen heterostructure fyrir öfluga pólýsúlfíð festingu: fyrsta meginrannsókn. Applied Surface Science, 2020,534:147575.

[28] ZHANG L, LIANG P, SHU HB, o.fl. Bórófen sem duglegur brennisteinshýsla fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður: bæla skutluáhrif og bæta leiðni. Journal of Physical Chemistry C, 2017,121(29):15549-15555.

[29] GRIXTI S, MUKHERJEE S, SINGH C V. Tvívítt bór sem áhrifamikið litíum-brennisteins rafhlöðu bakskautsefni. Orkugeymsluefni, 2018,13:80-87.

[30] MANNIX AJ, ZHOU XF, KIRALY B, o.fl. Nýmyndun bórófena: anisotropic, tvívíð bórfjölbreytileiki. Vísindi, 2015,350(6267):1513-1516.

[31] FENG BJ, ZHANG J, ZHONG Q, o.fl. Tilraunaframkvæmd tvívíddar bórplötur. Nature Chemistry, 2016,8(6):564-569.

[32] PARAKNOWITSCH JP, THOMAS A. Lyfjakolefni umfram köfnunarefni: yfirlit yfir háþróað heteróatómdópuð kolefni með bór, brennisteini og fosfór fyrir orkunotkun. Orku- og umhverfisvísindi, 2013,6(10):2839-2855.

[33] WANG HB, MAIYALAGAN T, WANG X. Farið yfir nýlegar framfarir í köfnunarefnisdópuðu grafeni: myndun, persónulýsingu og hugsanlega notkun þess. ACS Catalysis, 2012,2(5):781-794.

[34] XIE Y, MENG Z, CAI TW, o.fl. Áhrif bór-doping á grafen loftgelið sem notað er sem bakskaut fyrir litíum brennisteinsrafhlöðuna. ACS Applied Materials & Interfaces, 2015,7(45):25202-25210.

[35] SHI PC, WANG Y, LIANG X, o.fl. Samtímis afhúðaðar bórdópaðar grafenplötur til að hjúpa brennisteini til notkunar í litíum-brennisteins rafhlöður. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018,6(8):9661-9670.

[36] YANG LJ, JIANG SJ, ZHAO Y, o.fl. Bórdópuð kolefnis nanórör sem málmlausir rafhvatar fyrir súrefnisminnkunarviðbrögð. Angewandte Chemie International Edition, 2011,50(31):7132-7135.

[37] AI W, LI JW, DU ZZ, o.fl. Tvöföld innilokun pólýsúlfíða í bórdópuðu porous carbon kúlu/grafen blendingur fyrir háþróaðar Li-S rafhlöður. Nano Research, 2018,11(9):4562-4573.

[38] YANG CP, YIN YX, YE H, o.fl. Innsýn í áhrif bórdópunar á brennisteins/kolefni bakskaut í litíum-brennisteins rafhlöðum. ACS Applied Materials & Interfaces, 2014,6(11):8789-8795.

[39] XU CX, ZHOU HH, FU CP, o.fl. Vatnsvarma nýmyndun bór-dópaðra órenndra kolefnis nanóröra/brennisteinssamsetts fyrir hágæða litíum-brennisteins rafhlöður. Electrochemica Acta, 2017,232:156-163.

[40] HAN P, MANTHIRAM A. Bór- og köfnunarefnisdópaðir skertar grafenoxíðhúðaðar skiljur fyrir hágæða Li-S rafhlöður. Journal of Power Sources, 2017,369:87-94.

[41] HOU TZ, CHEN X, PENG HJ, o.fl. Hönnunarreglur fyrir heteróatóm-dópað nanókolefni til að ná sterkri festingu pólýsúlfíða fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður. Small, 2016,12(24):3283-3291.

[42] XIONG DG, ZHANG Z, HUANG XY, o.fl. Auka pólýsúlfíð innilokunina í B/N-kódópuðum stigveldisgljúpum kolefnis nanóblöðum með Lewis sýru-basa víxlverkun fyrir stöðugar Li-S rafhlöður. Journal of Energy Chemistry, 2020,51:90-100.

[43] YUAN SY, BAO JL, WANG LN, o.fl. Grafen-studd köfnunarefnis- og bórríkt kolefnislag fyrir bætta frammistöðu litíum-brennisteins rafhlöður vegna aukinnar efnasogs litíumpólýsúlfíða. Advanced Energy Materials, 2016,6(5):1501733.

[44] CHEN L, FENG JR, ZHOU HH, o.fl. Vatnshitaframleiðsla köfnunarefnis, bór samdópaðra bogadregna grafen nanóbönd með miklu magni dópefna fyrir hágæða litíum brennisteins rafhlöðu bakskaut. Journal of Materials Chemistry A, 2017,5(16):7403-7415.

[45] JIN CB, ZHANG WK, ZHUANG ZZ, o.fl. Aukið súlfíðefnasog með því að nota bór og súrefni tvískipt fjölveggja kolefnis nanórör fyrir háþróaðar litíum-brennisteinsrafhlöður. Journal of Materials Chemistry A, 2017,5(2):632-640.

[46] ULLAH S, DENIS PA, SATO F. Óvenjuleg aukning á aðsogsorku natríums og kalíums í brennisteins-köfnunarefni og kísil-bór samdópuðu grafeni. ACS Omega, 2018,3(11):15821-15828.

[47] ZHANG Z, XIONG DG, SHAO AH, o.fl. Að samþætta málmkóbalt og N/B heteróatóm í gljúp kolefnis nanóblöð sem skilvirkan brennisteinsstöðvun fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður. Kolefni, 2020,167:918-929.

[48] WANG P, KUMAR R, SANKARAN EM, o.fl. Vanadíumdíbóríð (VB2) myndað við háan þrýsting: teygjanlegt, vélrænt, rafeinda- og segulmagnaðir eiginleikar og hitastöðugleiki. Ólífræn efnafræði, 2018,57(3):1096-1105.

[49] HE GJ, LING M, HAN XY, o.fl. Sjálfstandandi rafskaut með kjarna-skeljarbyggingu fyrir afkastamikla ofurþétta. Orkugeymsluefni, 2017,9:119-125.

[50] WANG CC, AKBAR SA, CHEN W, o.fl. Rafmagns eiginleikar háhitaoxíða, boríða, karbíða og nítríða. Journal of Materials Science, 1995,30(7):1627-1641.

[51] XIAO ZB, YANG Z, ZHANG LJ, o.fl. Samlokugerð NbS2@S@I-dópað grafen fyrir hábrennisteinshlaðnar, ofurhraða og langlífar litíum brennisteinsrafhlöður. ACS Nano, 2017,11(8):8488-8498.

[52] WANG LJ, LIU FH, ZHAO BY, o.fl. Kolefnis nanóskálar fylltar með MoS2 nanóblöðum sem rafskautsefni fyrir ofurþétta. ACS Applied Nano Materials, 2020,3(7):6448-6459.

[53] BALACH J, LINNEMANN J, JAUMANN T, o.fl. Málmbundið nanóuppbyggt efni fyrir háþróaðar litíum-brennisteinsrafhlöður. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(46):23127-23168.

[54] BEN-DOR L, SHIMONY Y. Kristalbygging, segulnæmni og rafleiðni hreins og NiO-dópaðs MoO2 og WO2. Materials Research Bulletin, 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, o.fl. Nb-undirstaða oxíð sem rafskautsefni fyrir litíumjónarafhlöður. Framfarir í efnafræði, 2015,27(2/3):297-309.

[57] TAO Q, MA SL, CUI T, o.fl. Uppbygging og eiginleikar virkra umbreytingarmálmboríða. Acta Physica Sinica, 2017,66(3):036103.

[58] SHEN YF, XU C, HUANG M, o.fl. Rannsóknarframfarir bórþyrpinga, bóran og málmdópuð bórsambönd. Framfarir í efnafræði, 2016,28(11):1601-1614.

[59] GUPTA S, PATEL MK, MIOTELLO A, o.fl. Málmboríð-undirstaða hvatar fyrir rafefnafræðilega vatnsskiptingu: endurskoðun. Ítarlegt hagnýtt efni, 2020,30(1):1906481.

[60] WU F, WU C. Nýjar aukarafhlöður og lykilefni þeirra byggð á hugmyndinni um fjölrafeindahvarf. Chinese Science Bulletin, 2014,59(27):3369-3376.

[61] GUAN B, FAN LS, WU X, o.fl. Auðveld nýmyndun og aukin afköst litíum-brennisteins rafhlöðu formlauss kóbaltboríðs (Co2B)@grafen samsetts bakskauts. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(47):24045-24049.

[62] GUAN B, ZHANG Y, FAN LS, o.fl. Hindrar pólýsúlfíð með Co2B@CNT með „samvirkum aðsogsáhrifum“ í átt að ofurháhraða getu og sterkri litíum-brennisteins rafhlöðu. ACS Nano, 2019,13(6):6742-6750.

[63] GUAN B, SUN X, ZHANG Y, o.fl. Uppgötvun rafræns samskipta milli yfirborðs innan kóbaltboríðs@MXene fyrir hágæða litíum-brennisteinsrafhlöður. Kínversk efnabréf, 2020,32(7):2249-2253.

[64] BASU B, RAJU GSURI A. Vinnsla og eiginleikar einlita TiB2 efna. International Materials Review, 2006,51(6):352-374.

[65] LI CC, LIU XB, ZHU L, o.fl. Leiðandi og skautað títanboríð sem brennisteinshýsil fyrir háþróaðar litíum-brennisteinsrafhlöður. Efnaefnafræði, 2018,30(20):6969-6977.

[66] LI ZJ, JIANG HR, LAI NC, o.fl. Hönnun skilvirks leysis-hvata tengi fyrir hvata brennisteinsbreytingu í litíum-brennisteins rafhlöðum. mistry of Materials, 2019,31(24):10186-10196.

[67] JIN LM, NI J, SHEN C, o.fl. Málmleiðandi TiB2 sem fjölvirkur skiljubreytir fyrir bættar litíum brennisteinsrafhlöður. Journal of Power Sources, 2020,448:227336.

[68] WU R, XU HK, ZHAO YW, o.fl. Mólýbden ramma MoB2 sem er sett í bórófenlík bór undireiningar gerir stöðugar og fljótvirkar Li2S6-undirstaða litíum-brennisteins rafhlöður. Orkugeymsluefni, 2020,32:216-224.

[69] HE JR, BHARGAV A, MANTHIRAM A. Mólýbdenbóríð sem skilvirkur hvati fyrir pólýsúlfíð redox til að gera litíum-brennisteins rafhlöður með mikla orkuþéttleika. Ítarlegt efni, 2020,32(40):2004741.

[70] PANG Q, KWOK CY, KUNDU D, o.fl. Létt málm MgB2 miðlar pólýsúlfíð redox og lofar háorkuþéttni litíum-brennisteins rafhlöðum. Joule, 2019,3(1):136-148.

[71] YU TT, GAO PF, ZHANG Y, o.fl. Bór-fosfíð einlag sem hugsanlegt festingarefni fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður: rannsókn á fyrstu meginreglum. Applied Surface Science, 2019,486:281-286.

[72] JANA S, THOMAS S, LEE CH, o.fl. B3S einlags: spá um afkastamiklu rafskautsefni fyrir litíumjónarafhlöður. Journal of Materials Chemistry A, 2019,7(20):12706-12712.

[73] SUN C, HAI CX, ZHOU Y, o.fl. Mjög hvatandi bórnítríð nanófrefjar á staðnum ræktaðar á formeðhöndluðu ketjensvarti sem bakskaut til að auka afköst litíum-brennisteins rafhlöður. ACS Applied Energy Materials, 2020,3(11):10841-10853.

[74] ARENAL R, LOPEZ BEZANILLA A. Bórnítríð efni: yfirlit frá 0D til 3D (nano) mannvirki. Wiley þverfagleg umsagnir-Computational Molecular Science, 2015,5(4):299-309.

[75] JIANG XF, WENG QH, WANG XB, o.fl. Nýlegar framfarir í framleiðslu og notkun bórnítríðs nanóefna: endurskoðun. Journal of Materials Science and Technology, 2015,31(6):589-598.

[76] PRAKASH A, NEHATE SD, SUNDARAM K B. Bórkolefnisnítríð byggðir málm-einangrunarefni-málm UV skynjarar fyrir erfiðar aðstæður. Optics Letters, 2016,41(18):4249-4252.

[77] ZHAO YM, YANG L, ZHAO JX, o.fl. Hvernig á að gera óvirk bórnítríð nanóblöð virk til að stöðva pólýsúlfíð fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður: reiknirannsókn. Physical Chemistry Chemical Physics, 2017,19(28):18208-18216.

[78] YI YK, LI HP, CHANG HH, o.fl. Fálaga bórnítríð með hönnuðum köfnunarefnislausum stöðum til að stuðla að umbreytingu pólýsúlfíðs sem bakskautsgrunns fyrir litíum-brennisteinsrafhlöður. Efnafræði, 2019,25(34):8112-8117.

[79] HE B, LI WC, ZHANG Y, o.fl. Paragenesis BN/CNTs blendingur sem einklínískur brennisteinshýsil fyrir háhraða og ofurlangan líftíma litíum-brennisteins rafhlöðu. Journal of Materials Chemistry A, 2018,6(47):24194-24200.

[80] DENG DR, BAI CD, XUE F, o.fl. Fjölvirkt jónasíti sem byggt er á tvívíddarefnum sem millilag fyrir Li-S rafhlöður. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019,11(12):11474-11480.

[81] SUN K, GUO PQ, SHANG XN, o.fl. Mesoporous bór kolefnisnítríð/grafen breyttar skiljur sem skilvirk pólýsúlfíð hindrun fyrir mjög stöðugar litíum-brennisteins rafhlöður. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2019,842:34-40.

[82] FAN Y, YANG Z, HUA WX, o.fl. Virknuð bórnítríð nanóblöð/grafen millilag fyrir hraðvirkar og langlífar litíum-brennisteinsrafhlöður. Háþróuð orkuefni, 2017,7(13):1602380.

[83] KIM PJH, SEO J, FU K, o.fl. Samvirk verndaráhrif BN-kolefnisskilju fyrir mjög stöðugar litíum brennisteinsrafhlöður. NPG Asia Materials, 2017,9(4):e375.

[84] PRAMANICK A, DEY PP, DAS P K. Örbyggingar-, fasa- og rafleiðnigreiningar á hertu bórkarbíði í neistaplasma sem unnið er með WEDM. Ceramics International, 2020,46(3):2887-2894.

[85] YEGANEH M, SARAF HH, KAFI F, et al. Fyrstu meginreglur rannsókn á titringi, rafrænum og sjónrænum eiginleikum grafenlíks bórkarbíðs. Solid State Communications, 2020,305:113750.

[86] CHANG YK, SUN XH, MA MD, o.fl. Notkun hörðra keramikefna B4C í orkugeymslu: hannaðu B4C@C kjarna-skel nanóagnir sem rafskaut fyrir sveigjanlega allt-fast ástand ör-ofurþétta með ofurmikilli hringhæfni. Nano Energy, 2020,75:104947.

[87] LUO L, CHUNG SH, ASL HY, o.fl. Langlífar litíum-brennisteinsrafhlöður með tvívirku bakskautsundirlagi sem er stillt með bórkarbíð nanóvírum. Ítarlegt efni, 2018,30(39):1804149.

[88] LAG NN, GAO Z, ZHANG YY, o.fl. B4C nanóbeinagrind virkar, sveigjanlegar litíum-brennisteins rafhlöður. Nano Energy, 2019,58:30-39.

[89] ZHANG RH, CHI C, WU MC, o.fl. Langlíf Li-S rafhlaða virkjuð með bakskaut úr vel dreifðum B4C nanóögnum skreyttum virkum bómullartrefjum. Journal of Power Sources, 2020,451:227751.