Иреттүү азот менен легирленген көмүртек каркасы (ONCF) — күкүрттү кармаган көзөнөктүү көмүртек түзүлүшүн анын үстүндө өстүрүлгөн көмүртек нанотүтүктөрү жана азот/кобальт камтыган беттер менен бириктирген литий–күкүрт батареясынын катод материалы. Manh Cuong Nguyen жана анын кесиптештери иштеп чыккан түзүлүштө ири, өз ара туташ көзөнөктөр электролиттин жетишин; нанотүтүк кабыгы электрон өткөрүүчү байланыштарды; майда көзөнөктөр жана полярдуу беттер болсо күкүрт түрлөрүнүн кармалышын жана айланышын колдоого багытталган. Күкүрт жүктөлгөн S@ONCF катоду топчу түрүндөгү элементтерде күкүрт массасына карата 2.0 A g⁻¹ токто 750 циклдин аягында 746.9 mAh g⁻¹ сыйымдуулук берген. Болжол менен 4.0 mg cm⁻² күкүрт жүктөлгөн пакеттик элементте болсо 0.2 A g⁻¹ токто 300 циклдин аягында 545.4 mAh g⁻¹ алынган. Бул маанилер көрсөтүлгөн тажрыйба шарттарында катоддун чыдамдуулугун көрсөтөт; элементтин жалпы массасына карата энергия тыгыздыгы эмес.

Изилдөөнүн негизги салымы — көзөнөктөрдүн иретин, нанотүтүк байланыштарын жана бет химиясын бир эле алып жүрүүчү түзүлүштө бириктирүү. Иреттүү түзүлүш иретсиз салыштыруу үлгүсүнө караганда күчтүүрөөк полисульфид кычкылдануу–калыбына келүү реакцияларын жана сыйымдуулуктун жакшыраак сакталышын көрсөткөн. Циклдерден кийинки текшерүүлөр байкалган аймактарда көзөнөктүү түзүлүш сакталганын жана катод бетинде литий фторидин камтыган чек аралык катмар пайда болгонун колдойт. Бирок салыштырылган үлгүлөр бир нече түзүлүштүк жана химиялык касиети боюнча айырмаланат; ар бир компоненттин салымы өзүнчө контролдук тажрыйба аркылуу сандык жактан ажыратылган эмес.

Күкүрт катодундагы көйгөй эмне үчүн өткөрүмдүүлүк менен гана чектелбейт?

Литий–күкүрт (Li–S) батареяларында энергияны сактоо күкүрт камтыган түрлөрдүн заряддоо жана разряддоо учурунда бири-бирине айланышына негизделет. Баштапкы элементтик күкүрт жана разряддын акыркы продуктусу литий сульфиди (Li₂S) электрондорду жакшы өткөрбөйт. Электроддун бир бөлүгүндө күкүрттүн болушу ал бөлүктү электрдик жактан колдонууга болот дегенди билдирбейт. Электрондор активдүү затка жете албаса же электролит көзөнөктөргө жетиштүү кире албаса, күкүрттүн бир бөлүгү элементтин өлчөнгөн сыйымдуулугуна салым кошо албайт.

Айлануу учурунда пайда болгон эрүүчү литий полисульфиддери экинчи кыйынчылыкты жаратат. Алар катод аймагынан алыстап, электролит ичинде ташылышы мүмкүн. Булакта челнок эффекти катары талкууланган бул процесс активдүү күкүрт түрлөрүнүн керексиз айланышын сыйымдуулук жоготуусу жана кошумча реакциялар менен байланыштырат. Буга күкүрт менен Li₂S ортосундагы айлануунун көлөм өзгөрүүсү жана электрод–электролит контактынын кайра түзүлүшү кошулат. Жогорку токто ар бир баскычка бөлүнгөн убакыт кыскаргандыктан, жай ион ташылышы жана жетишсиз электр байланыштары даана байкалат.

Ошондуктан ылайыктуу күкүрт алып жүрүүчү бир жерде бир нече ишти аткарышы керек: электронду реакция аймагына өткөрүү, электролиттин ошол жерге жетишине мүмкүндүк берүү, эрүүчү аралык продуктулардын толук алысташын чектөө жана айлануу бою контактты сактоо. Изилдөөнүн архитектуралык мамилеси ушул биргелешип иштөө талабына негизделет. Башка процесстер жетишсиз болгондо жогорку бет аянтынын өзү же күчтүү адсорбция бетинин өзү бүт катоддун иштешин түшүндүрө албайт.

Көмүртек материалдары көзөнөк түзүлүшүн жөнгө салууга жана өткөрүүчү алып жүрүүчү түзүүгө мүмкүн болгондуктан ушул максатта колдонулат. Өтө майда көзөнөктөр күкүрт түрлөрүн чектей алат; бирок кирүүнү кыйындаткан деңгээлде басымдуу болсо, электролиттин киришин жана айланууну жайлатышы мүмкүн. Ири көзөнөктөр ташылууну жеңилдеткени менен, полярдуу эмес көмүртек беттеринин эрүүчү полисульфиддер менен өз ара таасири чектелүү калышы мүмкүн. Күкүм бөлүкчөлөрүнүн же башаламан чырмалышкан нанотүтүктөрдүн ортосунда башында түзүлгөн байланыштарды электродду иштетүүдө жана көлөм өзгөрүүдө сактоо да өзүнчө көйгөй.

ONCF литий–күкүрт батареясында эмне кызмат аткарат?

ONCF — литий–күкүрт батареясынын катодунда күкүрттү камтыган жана күкүрт айланган аймактарды ион жана электрон ташуу жолдоруна байланыштырган иреттүү азот менен легирленген көмүртек каркасы. Бул изилдөөдө ONCF үч өлчөмдүү иреттүү ири көзөнөктөрдү, каркас үстүндө өскөн нанотүтүк кабыгын жана азот/кобальт камтыган беттерди бириктирет. Тажрыйбалар бул бириккен түзүлүш иретсиз NCF алып жүрүүчүсүнө караганда полисульфид айлануусун жана циклдик чыдамдуулукту колдоорун көрсөтөт; ONCF өзү даяр батарея эмес.

ONCF кыскартмасы булактагы “ordered N-doped carbon framework” атынан келип чыккан. Күкүрт жүктөлгөндөн кийин материал S@ONCF деп белгиленет. NCF болсо ошол эле негизги прекурсор химиясынан, иреттүү полистирол шаблону колдонулбастан алынган салыштыруу көмүртеги. S@NCF — анын күкүрт жүктөлгөн түрү. Бул аттарды ажыратуу маанилүү: микроскопия жана бет анализдеринин бир бөлүгү күкүрт жүктөлбөгөн алып жүрүүчүгө, батарея натыйжалары болсо күкүрт камтыган композиттик катодго тиешелүү.

Бул долбоордо көзөнөктөрдүн ирети менен беттердин химиясы бир масштабда иштебейт. Ири боштуктар электролиттин каркас ичине жылышына жардам берсе, нанотүтүктөр көмүртек бутактарын бири-бирине байланыштырат. Майда көзөнөктөр жана полярдуу беттер болсо күкүрт түрлөрү турган жергиликтүү реакция чөйрөсүнө таасир этет. Изилдөөчүлөр муну сырттан нанотүтүк аралаштырылган гана күкүм электроддон айырмалайт: максат — өткөрүүчү таянычтын ички көзөнөк беттери менен да үзгүлтүксүз контактта болушу.

NCF үлгүсүндө да жергиликтүү жана көбүрөөк үзүлгөн нанотүтүк түзүлүштөрү байкалган. Ошондуктан S@ONCF менен S@NCF айырмасын «нанотүтүгү бар жана жок эки катод» деп баяндоо тажрыйба долбоорун өзгөртөт. Чыныгы салыштыруу нанотүтүк каптамасынын үзгүлтүксүздүгү, көзөнөк ирети, жеткиликтүү бет жана беттеги азот/кобальт чөйрөлөрү бирге өзгөргөн эки алып жүрүүчүнүн ортосунда жүргүзүлөт.

Изилдөө кайсы далилдерди бириктирет?

Далилдер тизмеги материалдын түзүлүшүнөн элемент ичиндеги жүрүм-турумуна карай өнүгөт. Алгач полистирол шаблону менен иреттүү ZIF-67 прекурсору даярдалат. Андан соң карбондоштуруу температурасынын көзөнөк иретине жана нанотүтүк өсүшүнө таасири изилденет. Микроскопия, газ адсорбциясы, дифракция жана бет спектроскопиясы алынган алып жүрүүчүнүн түзүлүшүн ар тараптан мүнөздөйт. Күкүрт камтыган симметриялуу элемент тажрыйбалары эки алып жүрүүчүнүн полисульфиддер менен электрохимиялык өз ара таасирин салыштырат. Акырында күкүрт жүктөлгөн катоддор топчу жана пакеттик элементтерде сыналат.

Бул баскычтар бири-бирин алмаштырбайт. Электрон микроскопунун сүрөтү электр каршылыгынын сандык маанисин бербейт. Симметриялуу элементтеги күчтүүрөөк ток өзүнчө толук батареянын энергия тыгыздыгын аныктабайт. Узак циклдерден кийин көзөнөктөрдүн көрүнүшү да бүт электрод боюнча эч зыян болбогонун далилдебейт. Изилдөөнүн түшүндүрүү күчү ар башка өлчөөлөрдүн бир эле бириккен архитектураны колдошунан келип чыгат; ар бир өлчөө жетпеген маалыматтын чеги өзүнчө сакталууга тийиш.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

1. Полистирол шаблонунан нанотүтүк кабыктуу көмүртек каркасына

Булак химиялык заттар кошумча тазалоосуз колдонулганын билдирет. Прекурсор даярдоодо колдонулган аммиактын суудагы эритмесинин концентрациясы %25.0–30 аралыгында берилген; бул маалымат эритме көлөмү менен гана мүнөздөлбөгөн реакция чөйрөсүн толуктайт.

Синтездин биринчи баскычында полистирол (PS) шарчалары даярдалган. Орточо молекулалык массасы 10000 болгон 2.5 g поливинилпирролидон 200 mL сууда эритилген; система азот атмосферасында, кайтарма муздаткыч астында жана 70 °C май ваннасында 15 мүнөт кармалган. Андан кийин 24 mL стирол кошулуп, аралаштыруу дагы 15 мүнөт улантылган. Демилгелөөчү катары 40 mL сууда эритилген 0.2 g калий персульфаты тамчылатып кошулган; реакция 70 °C де 24 саат жүргүзүлгөн. Булак продукт 3500 rpm де 16 саат центрифугаланып, 60 °C де түн бою кургатылганын билдирет. Центрифугалоо убактысы бул жерде булакта жазылгандай сакталган.

Иреттүү кобальт камтыган шаблон үчүн 7.32 g Co(NO₃)₂·6H₂O көлөмдүк 9:1 метанол/этиленгликоль аралашмасынын 30 mL көлөмүндө эритилген. Бул эритмеге 4 g PS кошулуп 6 саат аралаштырылган, андан соң 30 мүнөт вакуум колдонулуп, 60 °C де түн бою кургатылган. Алынган PS@Co(NO₃)₂, 9.852 g 2-метилимидазол, 15 mL метанол жана 15 mL аммиактын суудагы эритмеси камтылган аралашма менен иштетилген. Отуз мүнөттүк вакуум баскычынан кийин 24 саат жетилтүү жүргүзүлүп, PS@ZIF-67 алынган.

Полистирол шаблону диметилформамидде (DMF) чыгарылган; продукт 60 °C де түн бою кургатылып, үч өлчөмдүү иреттүү макрокөзөнөктүү ZIF-67 даярдалган. DMF ичинде кармоо убактысы булакта так берилген эмес. Иретсиз салыштыруу прекурсору болгон көлөмдүү ZIF-67 болсо ошол эле негизги химия менен, PS шаблону кошулбастан алынган. Ошентип, иреттүү боштуктар карбондоштуруудан мурда түзүлгөн өндүрүш жолу колдонулган.

Карбондоштуруу моль боюнча %5 H₂ жана %95 Ar камтыган атмосферада жүргүзүлгөн. Температура бөлмө шартынан 435 °C ге мүнөтүнө 1 °C ылдамдыкта көтөрүлүп, анда 1.5 саат кармалган. Андан соң ошол эле ысытуу ылдамдыгы менен 700 °C ге жеткирилип, 3.5 саат күтүлгөн. Муздатылган продукт 1 M H₂SO₄ ичинде 12 саат кармалып, жуулуп, кургатылган. Экинчи баскычтын акыркы температурасы 600, 700, 800 жана 900 °C тандалып, температуралык катар даярдалган. Негизги электрохимиялык салыштырууда колдонулган ONCF жана NCF 700 °C шартына тиешелүү.

Күкүрт жүктөөдө алып жүрүүчү менен күкүрт болжол менен 1:2 масса катышында аралаштырылган. Аз өлчөмдө көмүртек дисульфиди (CS₂) бар жабык айнек идиште болжол менен 24 саат кармалган аралашма соргуч шкафта 12 саат кургатылып, андан кийин автоклавда 155 °C де 12 саат иштетилип, майдаланган. Булак CS₂ нин так көлөмүн бербейт. Бул баскычтар күкүрттүн көзөнөктүү көмүртек менен контактын арттырууга багытталган композит даярдоо болуп саналат; электрод байланыштыргычы жана ток жыйноочу кийин элемент даярдоодо кошулат.

2. Түзүлүш кайсы ыкмалар менен изилденген?

Талаа эмиссиялуу сканерлөөчү электрон микроскопиясы (FESEM; Hitachi S4700) көзөнөктөрдүн жана көмүртек бутактарынын бет морфологиясын изилдөө үчүн колдонулган. Өткөрүүчү электрон микроскопиясы (TEM; FEI Titan Cubed G2 60–300) нанотүтүктөр жана кобальтка бай майда бөлүкчөлөр жөнүндө жергиликтүүрөөк маалымат берген. Чоң бурчтуу шакек сымал караңгы талаалуу сканерлөөчү өткөрүүчү электрон микроскопиясы (HAADF-STEM), энергия-дисперсиялык рентген спектроскопиясы (EDS) жана электрон энергиясынын жоготуу спектроскопиясы (EELS) сүрөттөлгөн түзүлүштөрдү элементтердин таралышы менен байланыштырган.

Фурье өзгөртүүсүнө негизделген инфракызыл спектроскопия (FTIR; Nicolet iS10) прекурсордогу байланыш чөйрөлөрүн жана карбондоштуруудан кийинки өзгөрүүлөрдү байкаган. Рентген дифракциясы (XRD; Rigaku Miniflex 600) кристалл прекурсордун сакталышын же айланышын, көмүртек жана кобальт камтыган фазалардын дифракциялык касиеттерин баалаган. Азот адсорбциясы 77 K де Belsorp mini X аспабы менен өлчөнүп, салыштырма бет аянты жана көзөнөктөрдүн таралышы изилденген. Рентген фотоэлектрон спектроскопиясы (XPS; Thermo K-Alpha+) бет химиясын изилдеген; байланыш энергиялары C 1s үчүн 284.8 eV эталонуна карата калибрленген. Термогравиметриялык анализ (TGA; Q500) аргон астында мүнөтүнө 10 °C ысытуу ылдамдыгында жүргүзүлгөн.

Электрохимиялык өлчөөлөр бөлмө температурасында ZIVE MP1 системасы менен, туруктуу токтогу заряддоо–разряддоо жана цикл тажрыйбалары Neware 4008T системасы менен жүргүзүлгөн. Циклдерден кийин катоддор аргондуу колкап кутусунда чыгарылып, DME/DOL менен этият чайкалып, кургатылып, аба менен контакты чектелген. Бул даярдоо бет анализинин үлгү алуу шарты болуп саналат; чайкоо жана бетти каптаган катмарлар XPS те кайсы күкүрт түрлөрү көрүнөрүнө таасир этиши мүмкүн.

3. Иреттүү прекурсор чынында пайда болобу?

Булактын 2-сүрөтүндөгү SEM сүрөттөрү шаблонсуз ZIF-67 кырдуу бөлүкчөлөрдүн топторун түзөрүн; шаблондуу үлгү болсо кайталанган тешиктерди жана аларды байланыштырган бутактарды камтырын көрсөтөт. C, N жана Co элемент карталары прекурсордун ушул компоненттерин түзүлүш менен байланыштырат. XRD көрүнүштөрүндө ZIF-67 чокуларынын орду сакталышы иреттүү боштуктар түзүлгөндө металл–органикалык каркастын мүнөздүү кристалл түзүлүшү уланарын колдойт. Чокунун салыштырма интенсивдүүлүгүндөгү айырмалар өзүнчө жаңы кристалл фаза пайда болгонун билдирбейт.

Кошумча S3-сүрөттөгү FTIR салыштыруусунда болжол менен 1580, 1140 жана 990 cm⁻¹ тилкелери имидазолат негизиндеги прекурсор байланыш чөйрөлөрү менен байланыштырылган. Бул өлчөө көзөнөктөрдүн үч өлчөмдүү иретин түз көрсөтпөйт; SEM де байкалган архитектура ZIF-67 химиясы менен бирге бар экенин колдогон толуктоочу далил.

Азот адсорбциясында төмөн салыштырма басымдагы сиңирүү майда көзөнөктөр, ал эми жогорураак салыштырма басымдагы кошумча сиңирүү ири боштуктардын салымы жөнүндө маалымат берет. Булак болжол менен 1.2 nm айланасындагы көзөнөк салымы иреттүү прекурсордо даанараак экенин билдирет. Бирок газ адсорбциясынан алынган майда көзөнөк таралышы SEM деги бардык ири боштуктардын диаметрин өлчөө эмес. Көзөнөк өлчөмү кайсы ыкма жана өлчөө аралыгы менен бааланганы сакталууга тийиш.

Кошумча S1-сүрөт PS шарчаларынын сүрөтүн, S2 болсо шаблонсуз ZIF-67 морфологиясын толуктайт. S1 деги масштаб белгиси тексттеги наношарча баяны жана башка морфология сүрөттөрү менен чогуу окулганда бүдөмүк: сүрөттө 500 µm деп жазылган. Бул белги билдирбестен 500 nm ге өзгөртүлгөн эмес жана PS диаметри бул сүрөттөн жаңы сандык натыйжа катары чыгарылган эмес.

4. Карбондоштуруу температурасы, нанотүтүк өсүшү жана көзөнөк ирети

Карбондоштуруудан кийин ZIF-67 нин мүнөздүү дифракция чагылуулары жоголот; көмүртек жана кобальт камтыган түзүлүштөргө байланышкан өзгөчөлүктөр пайда болот. ONCF деги көмүртектин (002) белгисинин даанараак болушу булакта графиттик ирет менен байланыштырылган. Бул чечмелөө микроскопия менен бирге бааланат: 600 °C де нанотүтүк өсүшү сейрек; 700 °C де көзөнөктүү каркас сакталып, тыгызыраак нанотүтүк каптамасы көрүнөт; 800 жана 900 °C де болсо түзүлүш ирилешип, иреттүү тешиктер азыраак даана болот.

Таблицадагы маанилүү байланыш — жалпы көзөнөк көлөмүнүн өсүшү дайыма бет аянтынын өсүшү менен коштолбойт. ONCF-900 дүн көзөнөк көлөмү ONCF-700 дүкүнөн жогору, бирок салыштырма бет аянты төмөн. Бул ири боштуктар көлөмгө чоң салым кошо алганына карабай майда көзөнөктөр бет аянты үчүн маанилүү экенин түшүнүүгө жардам берет. NCF-700 да ONCF-700 гө караганда жалпы көлөмү чоң болгону менен бет аянты төмөн. Демек, жалгыз «көбүрөөк көзөнөктүү» деген сөз бул үлгүлөрдүн түзүлүштүк айырмасын жетиштүү сүрөттөбөйт.

Булак изилденген шарттардын ичинен 700 °C ни нанотүтүк өнүгүшү, жеткиликтүү бет жана иреттүү каркастын сакталышы жагынан ылайыктуу тең салмак катары тандайт. Бул тандоо ар бир температурада бирдей көлөмдөгү батарея сынагы менен аныкталган жалпыга бирдей эң жакшы температура эмес. Кошумча S4–S6-сүрөттөр температуралык катарды тиешелүүлүгүнө жараша дифракция, азот адсорбциясы жана морфология аркылуу колдойт. XRD панелдеринин тик масштабдары айырмаланышы мүмкүн болгондуктан, көрүнгөн чоку бийиктигин түздөн-түз фаза көлөмүнүн катары катары колдонууга болбойт.

3-сүрөт жана кошумча S7–S8-сүрөттөр нанотүтүктөрдүн көмүртек бутактары менен байланышын жана кобальтка бай бөлүкчөлөрдүн бар экенин майдараак масштабда көрсөтөт. TEM де көмүртек менен курчалган бөлүкчөлөр, HAADF-STEM/EDS карталарында C, N жана Co таралышы, EELS те болсо Co L₃ жана L₂ четтери изилденген. Булар кобальт камтыган жергиликтүү түзүлүштөрдүн бар экенин колдойт; бир атомдуу активдүү борборлордун санын же жалгыз кобальт валенттик абалын аныктабайт. ONCF нин майда көзөнөк салымы өзгөчө болжол менен 10 nm ден төмөн аймакта даанараак болсо, NCF ири мезокөзөнөктөрдүн кеңири салымын көрсөтөт.

5. XPS көмүртек менен азоттун химиялык чөйрөсү тууралуу эмне дейт?

XPS беттен келген сигналдарды байланыш энергиясына жараша ажыратат. C 1s же N 1s спектрдик контурун бир нече компонент менен дал келтирүү ар башка байланыш чөйрөлөрүнүн салыштырма салымын баалоого жардам берет. Төмөнкү пайыздар тиешелүү спектрдик контурда дал келтирилген чоку аянттарынын үлүштөрү. Аларды бүт үлгүнүн масса боюнча азот пайызы, жалпы атом пайызы же бүт көмүртек каркасындагы байланыштарды түз саноо катары түшүнүү туура эмес.

ONCF нин C–C/C=C жана графиттик N үлүштөрүнүн жогору болушу авторлордун жакшыраак өнүккөн электрондук байланыштар тууралуу чечмелөөсү менен бирге берилген. Кабатташкан пирролдук/пирролиндик N–Co–N компонентинин өсүшү болсо кобальт жана азот камтыган бет чөйрөлөрү менен байланыштырылат. Бирок кабатташкан XPS чокусунун аянтын Co–N активдүү борборлоруна гана теңөөгө болбойт. Бет спектри өзүнчө электр өткөрүмдүүлүк же ар бир каталитикалык борборго туура келген ылдамдык өлчөөсүн бербейт.

Co 2p дал келтирүүсүндө NCF үчүн металлдык Co⁰ салымдары 2p₃/₂ жана 2p₁/₂ аймактарында тиешелүүлүгүнө жараша %13.07 жана %6.54 деп берилген. ONCF бетинде ошол эле дал келтирүү шарттарында металлдык салым болжол менен нөл деп билдирилип, Co²⁺/Co³⁺ менен байланышкан компоненттер жана спутниктик түзүлүштөр алдыга чыккан. Башка бардык кобальт компоненттеринин сандык үлүштөрү жеткиликтүү негизги текстте берилбегендиктен, жетишпеген таралыш бул жерде толукталган эмес.

TEM де көмүртек ичинде кобальтка бай бөлүкчөлөр көрүнүп, XPS көбүрөөк кычкылданган бетти көрсөтүшүн ыкмалар бирдей тереңдиктен үлгү албастыгын эске алуу менен түшүнүү керек. Көмүртек менен курчалган ички бөлүкчө менен сырткы бет бирдей химиялык абалды көрсөтүүгө милдеттүү эмес. Ошондой эле күкүрт жүктөлбөгөн ONCF спектри менен күкүрт жүктөлгөн, али циклден өтпөгөн S@ONCF спектри ар башка үлгү абалдары; бул эки анализдеги майда металлдык салымдарды түз бирдей деп эсептөөгө болбойт.

Кошумча S9-сүрөттөгү FTIR карбондоштуруудан кийин прекурсордун байланыш тилкелеринин жоголушун жана төмөн толкун саны аймагындагы Co–O менен байланышкан чөйрөлөрдү толуктап көрсөтөт. Кең тилкенин болушу жалгыз таза кобальт оксиди фазасынын так аныктамасы катары берилген эмес. 4-сүрөттүн негизги мааниси — эки алып жүрүүчү формасы боюнча гана эмес, беттеги байланыш чөйрөлөрүнүн салыштырма таралышы боюнча да айырмаланат.

6. Симметриялуу элемент полисульфид айлануусун кантип сынайт?

Симметриялуу элементтерде эки электрод бир материалдан даярдалып, ортосуна эрүүчү күкүрт түрлөрү бар электролит коюлат. Бул изилдөөдө негизги электролит көлөм боюнча 1:1 1,3-диоксолан (DOL) жана 1,2-диметоксиэтан (DME) ичинде 1 M литий бис(трифторметансульфонил)имидин (LiTFSI) жана 0.2 M LiNO₃ камтыйт. Li₂S менен күкүрт 1:7 моль катышында колдонулуп, номиналдуу 0.25 M Li₂S₈ католити даярдалган; аралашма аргон астында 60 °C де 24 саат аралаштырылган. Булак чөкмөсүз кочкул кызыл-күрөң эритме алынганын билдирет.

ONCF же NCF N-метил-2-пирролидондо (NMP) 10 mg mL⁻¹ концентрацияда дисперстелип, ультраүн менен иштетилген. Диаметри 13 mm, булактын материал тизмесинде калыңдыгы 300 µm деп берилген көмүртек кездеме дисктерине 40 µL суспензия колдонулуп, болжол менен 0.3 mg cm⁻² алып жүрүүчү жүктөмү түзүлгөн; электроддор 80 °C де 12 саат вакуумда кургатылган. Эки бирдей электрод, айнек була сепаратору жана жалпы 80 µL католит менен CR2032 элементи жыйналган. Элементтер ачык чынжырда 12 саат кармалган; капталбаган көмүртек кездеме өзүнчө контрол катары колдонулган.

Циклдик вольтамперометрия (CV) −0.8 менен +0.8 V арасында 0.2, 0.5, 0.8, 1.0 жана 1.2 mV s⁻¹ сканерлөө ылдамдыктарында жүргүзүлгөн. Электрохимиялык импеданс спектроскопиясы (EIS) бирдей CV тарыхынан кийин ачык чынжыр шартында, 10 mV өзгөрмө чыңалуу амплитудасы менен 100 kHz–0.01 Hz аралыгында өлчөнгөн. Бул элементтерде литий металл электроду жок. Демек, бул жердеги чыңалуу огу кийинки Li–S топчу элементинин Li⁺/Li ге карата катод чыңалуусу менен бирдей мааниде эмес.

Булактын 5-сүрөтүндө ONCF NCF ге караганда күчтүүрөөк жана даанараак кычкылдануу–калыбына келүү токторун көрсөтөт; NCF жооптору кеңирээк жана алсызыраак, капталбаган көмүртек кездеменин салымы болсо чектелүүрөөк. Nyquist көрсөтүүсүндөгү кичине жаа ONCF үчүн төмөнүрөөк чек аралык каршылык чечмелөөсүн колдойт. Nyquist графигинин туурасынан огу импеданстын чыныгы, тик огу белгиси өзгөртүлгөн элестүү компонентин көрсөтөт; бир жаанын диаметри элементтин бардык компоненттерин өзүнчө өлчөбөйт.

Бул натыйжалар полисульфиддер менен аракеттенген жеткиликтүү жана электрдик байланышкан беттер ONCF де натыйжалуураак иштээрин колдойт. Бирок булак эквиваленттүү чынжырды дал келтирүүдөн сандык заряд өткөрүү каршылыгын, алмашуу тогун же борбор башына айлануу ылдамдыгын бербейт. CV чоку тогунун өсүшүн бир гана химиялык байланыштын каталитикалык таасирине таандык кылуу да жетишсиз; жеткиликтүү бет аянты жана көзөнөктөгү ташылуу ошол эле өлчөөгө салым кошот.

7. Күкүрт жүктөмү жана TGA дагы эки масса жоготуусу

Негизги текст S@ONCF үчүн күкүрт өлчөмүн масса боюнча %67.0, S@NCF үчүн %65.9 деп билдирет. Кошумча S10-сүрөттөгү термогравиметриялык ийри сызыктар бул жалпы сумманы кантип окуу керектиги жагынан маанилүү. S@NCF те негизги масса жоготуусу %61.2 жана жогорку температурадагы кошумча жоготуу %4.7; S@ONCF те тиешелүүлүгүнө жараша %62.2 жана %4.8 деп белгиленген. Эки баскыч кошулганда негизги тексттеги %65.9 жана %67.0 маанилери алынат.

Демек, негизги текст менен сүрөттүн ортосунда түз кошуу катасы жок. Ачык калган маселе — жогорку температурадагы экинчи жоготуу кайсы химиялык салымдардан турары жана күкүрт өлчөмүнө кантип таандык кылынганы жетиштүү баяндалган эмес. Бул бүдөмүктүк сыйымдуулук кайсы күкүрт массасына бөлүнөрүнө таасир этиши мүмкүн болгондуктан маанилүү. Бул жерде авторлор билдирген күкүрт катыштары сакталган, негизги жоготуу баскычын гана колдонуп жаңы салыштырма сыйымдуулук катары эсептелген эмес.

Кошумча S11-сүрөттө күкүрт жүктөлгөн ONCF иретсиз контролдун көбүрөөк топтолгон көрүнүшүнө караганда ачыгыраак жана каркаска шайкеш таралыш көрсөтөт. Бул күкүрт алып жүрүүчү менен иреттүүрөөк контактта деген чечмелөөгө салым кошот. Бирок SEM сүрөтү өзүнчө бүт электрод көлөмүндөгү күкүрт таралышын сандык картага түшүрбөйт; бет көрүнүшү менен жалпы жүктөм өлчөмү ар башка өлчөөлөр.

8. Топчу элементтерди даярдоо жана салыштыруу шарттары

Катод суспензиясы S@ONCF же S@NCF композити, Ketjenblack EC300J өткөрүүчү көмүртеги жана поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилен) (PVDF-HFP) байланыштыргычы менен масса боюнча 80:10:10 катышта NMP ичинде даярдалган. Бул жердеги %80 — күкүрт менен алып жүрүүчү бирге турган композиттин суспензиядагы катуу компонент үлүшү; электрод %80 таза күкүрт камтыйт дегенди билдирбейт. Суспензия 20 µm калыңдыктагы алюминий фольгага капталып, 80 °C де 12 саат вакуумда кургатылган, 90 °C де каландрланып, диаметри 12 mm дисктерге кесилген.

Болжол менен 1.5–2.0 mg cm⁻² күкүрт жүктөлгөн катоддор аргон чөйрөсүндө CR2032 элементтерине жайгаштырылган. Литий металл каршы/эталон электродунун диаметри 15.8 mm. Сепаратор катары Celgard 2400 полипропилени колдонулган. Электролит DME/DOL көлөм катышы 1:1 аралашмада 1 M LiTFSI жана 0.2 M LiNO₃ камтыйт. Электролит/күкүрт катышы (E/S) ар бир 1 mg күкүрткө 10 µL деп берилген. Бул өлчөм алып жүрүүчү сыналган суюктуктун жетүү шартынын бөлүгү.

Топчу элементтердин CV өлчөөлөрү 1.7–2.8 V арасында, Li⁺/Li ге карата жана 0.05 mV s⁻¹ сканерлөө ылдамдыгында жүргүзүлгөн. EIS шарттары — 10 mV амплитуда жана 100 kHz–0.01 Hz жыштык аралыгы. Максаттуу токтогу цикл тажрыйбаларына чейин 0.1 A g⁻¹ де үч алдын ала цикл жасалган. Булактагы бардык салыштырма токтор жана сыйымдуулуктар күкүрт массасына карата нормалдаштырылган. Ар бир графиктеги баштапкы эталондун алдын ала циклдер менен байланышы өзүнчө толук баяндалбагандыктан, билдирилген баштапкы жана сакталуу маанилери өз тажрыйба контекстинде калтырылган.

Күкүрт массасына карата сыйымдуулук батареянын энергия тыгыздыгыбы?

Күкүрт массасына карата сыйымдуулук — элемент берген электр зарядын күкүрт өлчөмүнө гана бөлгөндө алынган mAh g⁻¹ мааниси; даяр батареянын энергия тыгыздыгын бербейт. Элемент деңгээлиндеги энергия тыгыздыгы үчүн иш чыңалуусу менен бирге литийдин, электролиттин, көмүртек алып жүрүүчүнүн, байланыштыргычтын, ток жыйноочунун, сепаратордун жана таңгактын массасы же көлөмү да эсепке алынышы керек. Бул изилдөө күкүрт негизиндеги сыйымдуулук натыйжаларын билдиргендиктен, маанилерди түз Wh kg⁻¹ же Wh L⁻¹ катары берүүгө болбойт.

Салыштырма сыйымдуулук жана аянттык сыйымдуулук да ар башка суроого жооп берет. Салыштырма сыйымдуулук бирдик күкүрт массасынан канча заряд алууга болорун, аянттык сыйымдуулук бирдик электрод аянты канча заряд кармаарын көрсөтөт. Аянттык жүктөм көбөйгөндө иондор жетиши керек болгон активдүү заттын өлчөмү да көбөйөт. Ошондуктан аз жүктөлгөн топчу элементтин натыйжасы менен көбүрөөк жүктөлгөн пакеттик элементтин натыйжасын mAh g⁻¹ мамычасына гана карап бирдей шарттар катары иреттөөгө болбойт.

Булакта борбордук математикалык модель же номерленген теңдеме жок. Бул жердеги нормалдаштыруу түшүндүрмөлөрү — үйрөтүүчү аныктамалар. Мисалы, mAh g⁻¹ түрүндөгү сыйымдуулукту g cm⁻² түрүндөгү күкүрттүн аянттык жүктөмүнө көбөйткөндө mAh cm⁻² түрүндөгү аянттык сыйымдуулук алынат. Жүктөм mg cm⁻² менен берилсе, адегенде грамм бирдигине которулат. Сыйымдуулуктун сакталышы — акыркы сыйымдуулуктун ошол эле тажрыйбада тандалган баштапкы сыйымдуулукка катышы; башка тажрыйбанын жогорураак баштапкы маанисин бул катышка көчүрүүгө болбойт.

9. Баштапкы редокс реакциялары жана 200 циклдик түз салыштыруу

Булактын 6a-сүрөтүндө калыбына келүү чокулары болжол менен 2.33 жана 2.07 V айланасында көрүнөт. Бул эки баскыч күкүрттүн эрүүчү полисульфиддерге, андан кийин күкүртү азыраак түрлөргө/Li₂S пайда болушуна чейинки айлануу тизмеги менен байланыштырылат. Кычкылдануу реакциялары болжол менен 2.30–2.37 V аралыгында бааланат. ONCF нин даанараак чокулары жана төмөнүрөөк полярдануу тенденциясы симметриялуу элементтин жыйынтыктары менен бирге күкүрттүн ыңгайлуураак редокс жүрүм-турумун колдойт. Бул болжолдуу чыңалуулар ар бир ток жана цикл үчүн туруктуу реакция босоголору эмес.

Баштапкы EIS өлчөөлөрүндө омдук аймактын кесилиштери бири-бирине жакын болсо да S@ONCF тин жарым тегереги кичине. Бул эки элементтин жогорку жыштыктагы удаалаш салымдары окшош болгону менен чек аралык жүрүм-туруму айырмаланышы мүмкүн экенин көрсөтөт. Булак сандык каршылык таблицасын же дал келтирилген эквиваленттүү чынжырды бербегендиктен, графиктен так заряд өткөрүү каршылыгы же литий ионунун диффузия коэффициенти чыгарылган эмес.

Бул сынакта S@ONCF 200-циклдин сыйымдуулугу боюнча да, сыйымдуулукту сактоо боюнча да контролдон жогору. Булакта кулондук натыйжалуулук болжол менен %100 көрсөтүлгөн. Кулондук натыйжалуулук бир циклде алынган жана берилген заряддын байланышын баяндайт; баштапкы сыйымдуулук циклдер бою өзгөрбөйт дегенди билдирбейт. Элемент төмөнүрөөк сыйымдуулукта заряддалып, окшош зарядды кайтара алат. Ошондуктан болжол менен %100 кулондук натыйжалуулук жана %80.4 сыйымдуулук сакталышы бир тажрыйбада бирге болушу мүмкүн.

Кошумча S12-сүрөттө 1, 50, 100, 150 жана 200-циклдердеги туруктуу ток менен заряддоо–разряддоо ийри сызыктары салыштырылат. Туурасынан огу салыштырма сыйымдуулукту, тик огу чыңалууну көрсөтөт. Разряд платолорунун узундугу тиешелүү айлануу баскычтарынын сыйымдуулукка салымы менен, заряддоо жана разряддоо ортосундагы чыңалуу айырмасы полярдануу менен байланышкан. S@ONCF тин жакшыраак сакталган профилдери сыйымдуулук графигин формасы жагынан колдойт. Бирок баштапкы ийри сызыктардын сандык чекиттери берилбегендиктен, бардык платолор бул жерде кайра түзүлгөн эмес.

10. Ток көбөйгөндө канча сыйымдуулук сакталат?

Ылдамдык сынагында ток ирети менен 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 жана 3.0 A g⁻¹ маанилерине көтөрүлгөн. Ток өскөндө ошол эле заряд өлчөмү кыскараак убакытта өткөрүлүшү керек; ошондуктан иондордун жетиши, электрондук байланыш жана редокс айлануусу талап күчтүүрөөк шартта бирге сыналат. Булактын S@ONCF үчүн так берген маанилери төмөндө.

Эң жогорку билдирилген токто сыйымдуулуктун 931.8 mAh g⁻¹ деңгээлинде калышы бул сынакта күкүрттүн олуттуу бөлүгү тезирээк иштөөдө да колдонула алганын көрсөтөт. Ток кайра 0.2 A g⁻¹ ге түшүрүлгөндө сыйымдуулуктун күчтүү калыбына келиши билдирилген. Бирок негизги текст кайтуу баскычы үчүн так сан бербегендиктен, графиктин көрүнүшүнөн жаңы так маани чыгарылган эмес. NCF бардык ылдамдык баскычтарында төмөнүрөөк сыйымдуулук көрсөтөт; анын беш баскычтагы сандык маанилери да текстте өзүнчө берилген эмес.

Ылдамдык сынагынын 0.2 A g⁻¹ чекитиндеги 1359.2 mAh g⁻¹ мааниси жана 200 циклдик сынактын 1269.7 mAh g⁻¹ башталышы ар башка тажрыйба катарларына тиешелүү. Эки санды бир ийри сызыктын удаалаш чекиттери же бир баштапкы өлчөөнүн эки жазылышы катары бириктирүүгө болбойт. Кошумча S13-сүрөт ылдамдык баскычтарындагы заряддоо–разряддоо профилдерин көрсөтүп, жогорку токто платолор жана полярдануу кантип өзгөрөрүн толуктайт.

11. Узак циклдик чыдамдуулук: үч ток, үч өзүнчө тажрыйба

Узак мөөнөттүү чыдамдуулук 0.5, 1.0 жана 2.0 A g⁻¹ токтордо өзүнчө тажрыйбалар менен изилденген. Цикл саны менен ток бир убакта өзгөргөндүктөн, бул натыйжаларды бир элементтин тогу көбөйтүлүп үзгүлтүксүз улантылган жазуу катары окууга болбойт. Ар бир сакталуу катышы тиешелүү катардын өз башталышына таандык.

Булак 2.0 A g⁻¹ тажрыйбасында ар бир циклдеги орточо сыйымдуулук азайышын болжол менен %0.0364 деп билдирет. Тегеректелген %72.9 сакталуу жана 750 цикл саны менен гана жөнөкөй орточо эсеп болжол менен %0.0361 берет. Бул кичине айырманы кайра алуу үчүн колдонулган башталыш, цикл аралыгы жана тегеректелбеген маалыматтар керек. Бул жерде авторлордун %0.0364 мааниси сакталып, анын ар бир циклде бирдей жоготуу болорун көрсөткөн туруктуу бузулуу мыйзамы эмес экени түшүндүрүлгөн.

Кошумча S14-сүрөт узак цикл катарларынын тандалган заряддоо–разряддоо профилдерин берет. Сыйымдуулук сакталышын профиль формасы менен бирге баалоо акыркы чекитти гана кароодон көбүрөөк маалымат берет: электроддун айлануу баскычтары жана полярдануу тенденциясы да байкалат. Бирок изилдөө көз карандысыз элемент кайталоолорунун санын, элементтер аралык таралышты же ишеним аралыктарын так билдирбегендиктен, берилген сандар бардык өндүрүш партияларын чагылдырган статистикалык кызмат мөөнөтүнүн таралышы эмес.

12. Циклдерден кийин катоддун бети кантип өзгөрөт?

Булактын 7-сүрөтүндөгү циклден кийинки XPS 0.2 A g⁻¹ токто 100 циклден өткөн жана 1.7 V ко чейин разряддалган катоддорго тиешелүү. Бул үлгү абалы баштапкы алып жүрүүчүнүн XPS инен өзүнчө. Текшерүү катод–электролит аралык фазасы (CEI) деп аталган бет катмарынын түзүлүшүн жана күкүрт, фтор, кобальт жана азотко байланышкан сигналдардын өзгөрүшүн баалайт.

Разряддалган катоддо бетти жапкан CEI астындагы күкүрт түрлөрүнүн XPS сигналын алсыратышы мүмкүн. Үлгүнү чыгаруу жана чайкоо да эрүүчү түрлөрдүн көрүнүшүн өзгөртүшү мүмкүн. Ошондуктан «XPS те даана Li₂S көрүнгөн жок» деген байкоодон «батарея Li₂S түзбөстөн иштеген» деген тыянак чыгарууга болбойт. Бет спектроскопиясынын химиялык тандалмалуулугу өлчөө бардык активдүү заттан үлгү албаганын эске алуу менен колдонулууга тийиш.

Кошумча S15-сүрөттө циклден кийинки EIS салыштыруусу 100 циклден соң эки кичирээк жаалуу жооп менен бааланат. Авторлор муну электроддун активдешүүсү жана бет пленкасына байланышкан чек аралык өзгөрүүлөр менен талкуулайт. Эквиваленттүү чынжырды дал келтирүү жана ар бир жаанын так сандык каршылыгы берилбегендиктен, эки жааны белгилүү катмарларга талашсыз бөлүүгө болбойт. Баштапкы жана циклден кийинки импеданс бир материалдын ар башка бет абалдарын көрсөтөт.

Кошумча S16-сүрөттөгү SEM сүрөттөрүндө ONCF нин көзөнөктүү түзүлүшү байкалган аймактарда айырмаланат. Бул натыйжа каркастын айлануу бою чыдамдуулугун колдойт. Бирок чектелүү аймак сүрөттөрүнөн бүт электроддун үч өлчөмдүү көзөнөк көлөмү өзгөргөн эмес же эч жарака жок деген тыянак чыгарылган эмес. LiF камтыган CEI, сакталган көзөнөк көрүнүшү жана узак цикл сыйымдуулугу бир түшүндүрмө алкагында шайкеш; ар бири кызмат мөөнөтүн канчага узартканы өзүнчө тажрыйбада өлчөнгөн эмес.

Пакеттик элементтин натыйжасы бул катод коммерциялык колдонууга даяр экенин көрсөтөбү?

Пакеттик элементтин натыйжасы S@ONCF катоду чоңураак электрод аянтында жана болжол менен 4.0 mg cm⁻² күкүрт жүктөмүндө иштей аларын көрсөтөт; коммерциялык колдонуу үчүн аяктаган текшерүү эмес. Тажрыйбада болжол менен 500 µm калыңдыктагы литий металл колдонулган, пакеттик элементтин электролит/күкүрт катышы так берилген эмес жана жалпы элементтин энергия тыгыздыгы билдирилген эмес. Ошондуктан 300 циклдик натыйжа көрсөтүлгөн лабораториялык түзүлүштүн чыдамдуулугунун далили катары бааланууга тийиш.

13. Пакеттик элементтин сыйымдуулугу жана аянттык жүктөмү

Пакеттик элемент катодунун өлчөмдөрү 4.7 × 6.7 cm², күкүрттүн аянттык жүктөмү болжол менен 4.0 mg cm⁻² деп берилген. Бир цикл бою 50 mA g⁻¹ токто активдештирүү жүргүзүлүп, андан кийин 1.7–2.8 V аралыгында 200 mA g⁻¹, башкача айтканда 0.2 A g⁻¹ ток менен циклдер улантылган. Бул сынак топчу элементтердеги 1.5–2.0 mg cm⁻² жүктөмдөн жогорураак аянттык жүктөмдү камтыйт; баштапкы иштетүү да башкача.

Аянттык сыйымдуулук менен салыштырма сыйымдуулуктун байланышы бул натыйжада көрүнөт: 4.0 mg cm⁻², 0.0040 g cm⁻² ге туура келет. Булактагы салыштырма сыйымдуулуктар бул жүктөм менен байланыштырганда болжол менен 3.0 жана 2.2 mAh cm⁻² аянттык сыйымдуулуктарга шайкеш. Бул түшүндүрмө жаңы элемент сынагы эмес; булактын бир натыйжаны эки башка нормалдаштырууда беришин түшүнүктүү кылат.

8-сүрөт пакеттик элемент кызыл LED ди айлана жарыгында да, караңгыда да иштеткенин көрсөтөт. LED көрсөтүүсү жыйналган элемент электр бере аларын көрсөткөн визуалдык функциялык мисал. LED кубаттуулугу, иштөө убактысы жана бүт элемент массасы менен аныкталган энергия өлчөөсү берилбегендиктен, сүрөттөрдү салыштырма энергия же коммерциялык түзмөктүн иштөө убактысы боюнча салыштыруу катары колдонууга болбойт.

Калың литий металл жана ачыкталбаган пакеттик элемент E/S мааниси бул баскычтын практикалык чектерин баалоодо чечүүчү. Топчу элемент үчүн берилген 10 µL mg⁻¹ катышы түшүндүрмөсүз пакеттик элементке көчүрүлгөн эмес. Аз электролит өлчөмү, чектелген литий ашыкчалыгы, жалпы элемент массасы, кең температура аралыгы, газ түзүлүшү же коопсуздук жүрүм-туруму бул маалыматтар менен ырасталган эмес. Натыйжа — бул шарттарды кийин сынап көрүүнү маанилүү кылган катод архитектурасынын көрсөтмөсү.

14. Натыйжалардын биргелешкен мааниси жана түшүндүрүлбөгөн салымдар

Булакта сунушталган түшүндүрмө — иреттүү көзөнөктөр жана нанотүтүк кабыгы реакция аймактарын жеткиликтүү жана электрдик байланышта кармайт. Азот/кобальт камтыган беттер полисульфиддердин бул аймактар менен аракеттенишин жана айланышын колдойт. Симметриялуу элементтерде күчөгөн редокс жообу, топчу элементтерде жакшыраак ылдамдык жүрүм-туруму жана циклден кийинки көзөнөк көрүнүшү ушул түшүндүрмөгө шайкеш. Түзүлүш, бет жана элемент маалыматтары бир багытта болгондуктан, тыянак бир микроскоп сүрөтүнө же акыркы сыйымдуулуктун бир гана маанисине негизделбейт.

Бирок иреттүү көзөнөктөрдүн, нанотүтүк тыгыздыгынын, азот байланыш чөйрөлөрүнүн жана кобальт бет химиясынын таасирлери тажрыйбада толук ажыратылган эмес. Кобальтсыз, нанотүтүксүз же бет химиясын сактап иретти гана өзгөрткөн көз карандысыз контролдук катарлар берилген эмес. Ошондуктан, мисалы, «жакшыруунун белгилүү пайызы Co–N борборлорунан гана келет» деп айтууга болбойт. Изилдөө колдогон тыянак — даярдалган бириккен ONCF алып жүрүүчүсү колдонулган NCF контролунан жакшыраак иштейт.

Ошол сыяктуу булак түз электр өткөрүмдүүлүгүн, көзөнөк ийри-буйрулугунун сандык маанисин, литий ионунун диффузия коэффициентин, өзүнчө адсорбция сыйымдуулугун же теориялык байланыш энергиясы эсептерин бербейт. Бул касиеттер механизм талкуусун багыттаган түшүнүктөр; изилдөөдө өлчөнгөн сандар катары кошулган эмес. Цикл натыйжаларында ката тилкелеринин, көз карандысыз элементтердин так санынын жана ишеним аралыктарынын жоктугу да өндүрүштөр аралык кайталануучулукту сандык баалоону чектейт.

Изилдөөнүн үйрөтүүчү тыянагы — күкүрт алып жүрүүчүдө жергиликтүү химиялык өз ара таасир, көзөнөктөргө жетүү жана электрон байланыштары бирге долбоорлонушу керек. Каркастын ирети эң чоң көзөнөк көлөмүнө ээ болууга гана барабар эмес; жогорку сыйымдуулук бүт элементтин энергия тыгыздыгы жогору экенин өзүнөн-өзү көрсөтпөйт. Берилген маалыматтар нанотүтүк кабыктуу иреттүү көмүртек архитектурасы лабораториялык шартта чыдамдуу Li–S катоддору үчүн күчтүү талапкер экенин колдойт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Баштапкы изилдөө жана авторлор

Толук баштапкы аталыш: A CNT-Sheathed 3D-Ordered N-Doped Carbon Framework Enabling Accelerated Polysulfide Conversion for Durable Li–S Batteries.

Баштапкы авторлордун ирети: Manh Cuong Nguyen¹˒², Thi Huyen Nguyen¹, Zhifan Wang¹ жана Jaekyun Kim¹˒². Жооптуу автор — Jaekyun Kim; булакта байланыш дареги jaekyunkim@hanyang.ac.kr деп берилген. Биргелешкен биринчи авторлук же тең салым билдирүүсү аныкталган эмес.

Булак версиясы: Жүктөлгөн 70 беттик “muhendislik (109).pdf” файлынын негизги текст беттеринде “Preprint not peer reviewed” деген жазуу бар. Бул түркчө макала рецензиядан өтпөгөн деп белгиленген ушул алдын ала басылманын маалыматтарына негизделет. PDF те берилген каттоо шилтемеси — SSRN 6945788. Расмий каттоо барагына кирүү жана көз карандысыз библиографиялык дал келтирүү аяктабагандыктан, жарыяланган күн, DOI, журналдын аты жана кийин жарыяланган болушу мүмкүн болгон версиялар ырасталган эмес. PDF файл касиеттериндеги түзүү же өзгөртүү даталары жарыяланган күндүн ордуна колдонулган эмес.

Лицензия: Жүктөлгөн файлда ачык кайра колдонуу лицензиясы жок. Баштапкы SEM, TEM, XPS жана башка сүрөттөр бул макалага көчүрүлгөн эмес. Үч график негизги текстте так билдирилген сандардан жаңы чиймелер катары даярдалган; өндүрүш агымы болсо булак ыкмасына негизделген концептуалдык схема катары берилген. Булак изилдөөнүн маалыматтары жана авторлорго шилтеме сакталган.

Изилденген камтуу жана сүрөттөрдүн табылышы

PDF тин 70 бети изилденген. Алгачкы 45 бет негизги текстти, адабияттарды жана негизги сүрөттөрдү; акыркы 25 бет негизги сүрөттөрдүн чоң көчүрмөлөрүн жана кошумча S1–S17-сүрөттөрдү камтыйт. Текст чыгаруу сүрөттөрдү визуалдык текшерүү менен бирге колдонулган. Төмөнкү дал келтирүү сүрөттөрдүн макаладагы илимий түшүндүрмөлөрүн булактан табууну жеңилдетет. Беттер PDF беттеринин иретин көрсөтөт.

Негизги текстте шилтеме берилген S1–S4-таблицалар жүктөлгөн файлда жок; PDF ичинде өзүнчө камтылган кошумча файл да жок. Бул таблицаларга шилтеме менен негизги текстте так жазылган бет аянты, көзөнөк көлөмү жана XPS үлүштөрү берилген. Жеткиликсиз толук таблица уячалары, бардык Co компонент катыштары же S4 төгү адабият салыштыруусу толукталган эмес. Демек, изилдөөнүн башка алып жүрүүчүлөр арасындагы так иштөө орду бул жетишпеген таблицага таянып жарыяланбайт.

Сандык кайра чиймелер билдирилген чекиттерге жана таблица маанилерине гана негизделет. CV, EIS, TGA, XPS жана заряддоо–разряддоо ийри сызыктарынын чийки сандык маалыматтары бөлүшүлбөгөндүктөн, аралык чекиттер, ката аралыктары же дал келтирүү параметрлери түзүлгөн эмес. TGA нын эки жоготуу баскычы менен жалпы өлчөмдүн байланышы, цикл башына азайуу катышынын тегеректөө чеги жана S1 масштаб белгиси тиешелүү бөлүмдөрдө так көрсөтүлгөн. Илимий натыйжаларга тышкы булактардан жаңы тажрыйба натыйжасы кошулган эмес.

Салым, колдоо жана маалымат билдирүүлөрү

Каржылоо жана ыраазычылык: Булак Кореянын Билим берүү министрлиги каржылаган Korea Basic Science Institute (National Research Facilities and Equipment Center) колдоосун 2021R1A6C101A405 жана RS-2025-00573574 долбоор номерлери менен билдирет. Hanyang University ERICA курамындагы Next Generation Display Research Core Facility мекемесине SEM S4700 колдонууга көрсөткөн жардамы үчүн ыраазычылык айтылган.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор изилдөөгө таасир этиши мүмкүн болгон белгилүү атаандаш каржылык кызыкчылыктары же жеке мамилелери жок экенин билдиришет.

Маалыматка жетүү: Маалыматтар суроо-талап боюнча берилери көрсөтүлгөн. Жүктөлгөн булакта шилтемеси бар ачык чийки маалымат кампасы берилген эмес. Бул түркчө тексттеги кайра чийүү маалыматтары булакта так билдирилген сандарды иреттейт; изилдөөнүн бөлүшүлбөгөн чийки өлчөө файлдарын алмаштырбайт.

Түркчө даярдоо ыкмасы: Бул текст Verianla үчүн булак изилдөөнүн көйгөйүн, синтезин, мүнөздөөсүн, элемент түзүлүшүн, жыйынтыктарын жана чечмелөө чектерин үйрөтүүчү түзүлүштө кайра баяндайт. Таблица жана график номерлери ушул түркчө макалага таандык; «булак сүрөтү» жана «кошумча сүрөт» деген сөздөр баштапкы PDF ти билдирет. Сандардагы ондук чекит, илимий бирдиктер жана үлгү коддору ырааттуу сакталган.