Академиялык изилдөөлөр, түшүнүктүү тил

Verianla | Кыргызча академиялык изилдөөлөр жана илим

27 сентябрь 2026, Жекшемби
VERİANLAКөз карандысыз илимий басма
Менюну ачуу же жабуу
...
Башкы бет / Колдонмо илимдер / Инженерия / Жогорку Кубаттуу Li/CFx Биринчилик Батареялар үчүн Жакшыртылган Интерфейс Өткөрүмдүүлүгүнө Ээ Fullerol менен Модификацияланган CFx Композит Катоду
Инженерия

Жогорку Кубаттуу Li/CFx Биринчилик Батареялар үчүн Жакшыртылган Интерфейс Өткөрүмдүүлүгүнө Ээ Fullerol менен Модификацияланган CFx Композит Катоду

Изилдөө өтө жогорку теориялык энергия тыгыздыгына ээ болгону менен начар электрондук өткөрүмдүүлүк жана жай Li+ ташуу кинетикасынан улам жогорку кубат колдонмолорунда чектелген фторланган көмүртекти (CFx), C60(OH)n fullerol менен бузбай турган интерфейс инженериясы аркылуу жакшыртат.

14/08/2026  Veri Anla 20 көрүү
Жогорку Кубаттуу Li/CFx Биринчилик Батареялар үчүн Жакшыртылган Интерфейс Өткөрүмдүүлүгүнө Ээ Fullerol менен Модификацияланган CFx Композит Катоду

Изилдөө өтө жогорку теориялык энергия тыгыздыгына ээ болгону менен начар электрондук өткөрүмдүүлүк жана жай Li+ ташуу кинетикасынан улам жогорку кубат колдонмолорунда чектелген фторланган көмүртекти (CFx) C60(OH)n fullerol менен бузбай турган интерфейс инженериясы аркылуу жакшыртат. C60(OH)n молекулалары ультраүн көмөгү менен суутек байланыштары аркылуу CFx бетине бекитилген; максат активдүү C-F каркасын түздөн-түз бузбай электрон өткөрүүнү жана Li+ ташууну жеңилдетүү. Эң ийгиликтүү курам болгон CFx-1 7 Cде 661,22 mAh·g−1 менчик сыйымдуулук берип, 20 C сыяктуу жогорку разряд ылдамдыгында да 277,09 mAh·g−1 сыйымдуулук көрсөткөн. 10 Cде чийки CFxке салыштырмалуу менчик сыйымдуулук өсүшү %14, менчик энергия өсүшү болсо %60 деп берилген. Иштин жыйынтык бөлүмүндө композит үчүн 20 C жогорку разряд жөндөмү жана 28.273 W·kg−1 кубат тыгыздыгы билдирилет. Бирок жыйынтыктар CR2032 лабораториялык типтеги баскыч клеткаларда алынган; чоң клетка, узак мөөнөттүү сактоо, коопсуздук же коммерциялык масштабдагы иштөө бул эксперименттер менен ырасталган эмес.

Эксперименттик мүнөздөмө менен тыгыздык функционалдык теориясы (Density Functional Theory, DFT) эсептөөлөрү бирге бааланганда, fullerol модификациясы физикалык каптоо гана түзбөстөн, CFx менен C60(OH)n ортосунда интерфейстик заряддын кайра бөлүштүрүлүшү жүрөт деп сунушталат. XPS жыйынтыктарында C=C курамы %11,71-ден %15,60-ка, жарым иондук C-F катышы %3,13-төн %3,53-кө көбөйгөн. DFT эсептөөлөрүндө Fermi деңгээлинин айланасындагы электрондук абалдар көбөйүп, тилке ажырымы тарылганы көрүнөт. Изилдөөчүлөр бул жыйынтыктарды CFxтин электрон өткөрүмдүүлүгүнүн жана электрохимиялык реакция кинетикасынын жакшырышы менен байланыштырышат.

Түркия үчүн мааниси: Изилдөө Түркияда жүргүзүлгөн эмес жана алынган CR2032 клетка жыйынтыктары Түркиядагы кандайдыр бир реалдуу батарея системасына түз көчүрүлбөшү керек. Ошого карабастан, жогорку кубат талап кылган Li/CFx биринчилик батарея изилдөөлөрүндө активдүү фтор көлөмүн олуттуу сарптабастан интерфейс өткөрүмдүүлүгүн жакшыртуу ыкмасы жергиликтүү батарея жана атайын кубат булагы R&D иштеринде текшериле турган материал долбоорлоо ыкмасын сунуштайт. Мындай ыңгайлаштырууда клетка өлчөмү, электролит, CFx чийки заты, fullerol тазалыгы жана таралышы, электрод өндүрүш процесси, температура диапазону, коопсуздук жана сактоо мөөнөтү өзүнчө текшерилиши керек.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмне?

Li/CFx биринчилик батареялардын негизги артыкчылыгы жогорку энергия тыгыздыгы. Иште CFxтин теориялык менчик сыйымдуулугу 865 mAh·g−1, теориялык энергия тыгыздыгы 2180 Wh·kg−1 деп берилет. Бирок фторланган көмүртектеги күчтүү коваленттик C-F байланыштары CFxти электр жагынан абдан изоляциялоочу кылат. Бул чыңалуу кечигүүсүнө, практикалык сыйымдуулуктун азайышына жана өзгөчө жогорку разряд ылдамдыктарында кубат иштешинин чектелишине алып келет.

CFxтин жогорку ылдамдыктагы иштешин жакшыртуу үчүн беттик дефторлоо, плазма, нурлануу же химиялык иштетүү колдонулушу мүмкүн. Бирок изилдөөнүн баштапкы логикасына ылайык, бул ыкмалардын айрымдары өткөрүмдүүлүктү көбөйткөнү менен активдүү C-F байланыштарын бузуп, CFxтин жогорку сыйымдуулугунун бир бөлүгүн жоготууга алып келиши мүмкүн.

Ошондуктан бул иштин негизги изилдөө суроосу мындай: CFxтин жогорку энергия берүүчү фторкөмүртек каркасы мүмкүн болушунча сакталганда интерфейстик электрон өткөрүмдүүлүк жана Li+ кинетикасы жакшыртылышы мүмкүнбү?

Эмне үчүн fullerol тандалды?

C60(OH)n гидроксил топторун алып жүргөн нөл өлчөмдүү C60 туундусу. Колдонулган коммерциялык fullerolдо n мааниси 16–22 диапазонунда. Молекуладагы көп сандагы гидроксил топтору CFx бетиндеги фтор камтыган аймактар менен суутек байланыш түзө алат, ал эми көмүртек каркасы электрондук өз ара аракет үчүн функционалдык интерфейс түзө алат.

Изилдөөчүлөр сунуштаган механизмде C60(OH)n C-F каркасын түздөн-түз бузбастан CFx бетине коваленттик эмес жол менен жабышат. Ошентип үч толуктоочу таасир көздөлөт:

  • CFx бөлүкчөлөрүнүн ортосунда туруктуураак электрон өткөрүү жолдорун түзүү,
  • гидроксил топтору аркылуу электролиттин нымдалышын жакшыртып Li+ ташууну колдоо,
  • интерфейстик заряд өткөрүү аркылуу C-F байланыштарынын электрондук чөйрөсүн реактивдүүрөөк мүнөзгө жөнгө салуу.

Композит материал кантип даярдалды?

C60(OH)n (n=16–22; булакта орточо гидроксил мааниси 26 mg KOH·g−1 деп берилген) 80 mL N,N-диметилформамид (DMF) ичинде күчтүү аралаштыруу менен эритилген. Коммерциялык CFx өзүнчө DMF ичинде 1000 W кубаттагы ультраүндүк гомогенизатор менен 2 саат дисперсияланган. Аралашма центрифугалангандан кийин катуу фаза алынган, %95 этанол менен жуулган жана 60 °Cде вакуум астында кургатылган.

CFx:C60(OH)n масса катышы өзгөртүлүп үч композит даярдалган:

ҮлгүCFx : C60(OH)n масса катышы
CFx-0.5100 : 0,5
CFx-1100 : 1
CFx-3100 : 3

Verianla Live: Fullerol–CFx композитин даярдоо агымы

Бул процесс көрсөтмөсү иштин эксперименттик бөлүмүнө жана 1(a)-сүрөттөгү реалдуу өндүрүш тартибине негизделет. Булакта жок кошумча иштетүү баскычы же убакыт кошулган эмес.

БаскычТүшүндүрмөБулак
1. Fullerol эритмесин даярдооC60(OH)n 80 mL DMF ичинде күчтүү аралаштыруу менен эритилет.2.1-бөлүм жана 1(a)-сүрөт
2. CFxти ультраүн менен дисперсиялооCFx DMF ичинде 1000 W ультраүндүк гомогенизатор менен 2 саат дисперсияланат.2.1-бөлүм жана 1(a)-сүрөт
3. Интерфейс анкерлөөсүC60(OH)n жана CFx бириктирилип, ультраүн көмөктөшкөн беттик өз ара аракет түзүлөт.1(a-b)-сүрөт
4. Центрифугалоо жана жууКатуу фаза центрифуга менен бөлүнүп, %95 этанол менен жуулат.2.1-бөлүм
5. Вакуумда кургатууКомпозит 60 °Cде вакуум мешинде кургатылат.2.1-бөлүм
 

1-сүрөт кайсы механизмди көрсөтөт?

1-сүрөттүн экинчи бөлүгү гидроксилге бай C60(OH)n суутек байланыштары аркылуу CFx бетине жабышын жана андан кийин интерфейсте электрон тыгыздыгынын бөлүштүрүлүшү өзгөрүшүн схемалык көрсөтөт. Ошол эле сүрөт модификацияланган CFx катоду металл литий аноду менен бирге Li/CFx клеткасында кантип жайгашарын да түшүндүрөт.

Бул схема экспериментте түздөн-түз тартылган электрон жолу эмес; изилдөөчүлөр спектроскопиялык мүнөздөмө жана DFT эсептөөлөрү менен колдогон механизм модели.

Кристалл түзүлүш жана функционалдык топтор кандай өзгөрдү?

XRD жыйынтыктарында чийки CFx менен CFx-0.5, CFx-1 жана CFx-3 үлгүлөрү болжол менен 12,6°, 26° жана 41° айланасында тиешелүүлүгүнө жараша (001), (002) жана (100) чагылууларын сактаганы көрүнөт. Бул fullerol кошулгандан кийин CFxтин негизги түзүлүш өзгөчөлүктөрү толук жоголбогонун көрсөтөт.

C60(OH)n көлөмү көбөйгөн сайын C-F менен байланышкан (001) пикинин интенсивдүүлүгү жалпысынан азайып, модификацияланган үлгүлөрдө (002) пик төмөнкү дифракция бурчуна жылганы берилген. Изилдөөчүлөр бул жылышты катмар аралык аралык көбөйүшү менен байланыштырып, мунун Li+ же сольватацияланган Li+ ташууга жардам бериши мүмкүн экенин баалашат.

CFx-3-тө (001) пики CFx-1-ге салыштырмалуу кайра өсүү тенденциясын көрсөтүшү маанилүү. Булак муну жогорку fullerol концентрациясында молекулалар өзүнчө таралбай, бири-бири менен агрегация түзүшү менен байланыштырат. Бул “көбүрөөк fullerol дайыма жакшы” деген сызыктуу байланыш жок экенин көрсөтөт.

Суутек байланыштын спектроскопиялык далили кандай?

FT-IR өлчөөлөрүндө болжол менен 1215 cm−1 жердеги күчтүү тилке коваленттик C-F созулушуна байланышкан. Болжол менен 1088 cm−1 жарым иондук C-F, 1328 cm−1 перфторланган C-F2/C-F3 жана 1630 cm−1 ароматтык C=C термелүүсү менен байланышкан.

O-H созулуу тилкелери чийки CFx, CFx-0.5, CFx-1 жана CFx-3 үчүн тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен 3452, 3438, 3437 жана 3433 cm−1 маанилеринде көрүнгөн. Модификация менен төмөнкү толкун санына жылыш изилдөөчүлөр тарабынан fullerolдун гидроксил топтору менен CFx бетиндеги фтор түрлөрүнүн ортосундагы суутек байланыш өз ара аракетинин белгиси катары чечмеленген.

XPS C-F байланыштарынын электрондук чөйрөсүндө эмнени көрсөттү?

XPS ажыратуусу CFx-1 үлгүсүндө айрым көмүртек байланыш түрлөрүнүн катышы өзгөргөнүн көрсөтөт. Чийки CFxте %11,71 болгон C=C компоненти CFx-1-де %15,60-ка, жарым иондук C-F компоненти болсо %3,13-төн %3,53-кө өскөн. Ал эми коваленттик жана перфторланган C-F түрлөрү азайуу тенденциясын көрсөткөнү айтылат.

O 1s анализинде гидроксил кычкылтек компоненти %39,66-дан %53,43-кө өскөн. Бул өзгөрүүлөр fullerol бетте бар экенин жана CFxтин химиялык интерфейсин өзгөрткөнүн колдойт.

Бул жерде маанилүү чечмелөө чеги бар: XPS катыштарынын өзгөрүшү өзүнчө батарея иштешиндеги өсүш белгилүү бир байланыш түрүнөн гана келип чыкканын далилдебейт. Изилдөөчүлөр XPS, FT-IR, электрохимиялык өлчөөлөр жана DFT жыйынтыктарын бирге колдонуп интерфейс механизмин сунушташат.

HRTEM сүрөттөрү эмнени көрсөтөт?

3-сүрөттө чийки CFx жана C60(OH)n типтүү аморфтук мүнөз көрсөткөнү айтылат. CFx-1 сүрөттөрүндө C60(OH)n нанобөлүкчөлөрү CFxтин бет жана бет алдындагы аймактарына тараганы байкалат. Изилдөөчүлөр бул түзүлүштү кыска аралыктагы көмүртек ламеллаларын камтыган гетерогендүү модификация катмары катары сүрөттөшөт.

Булак ичиндеги эскертүү: 3-сүрөттүн түшүндүрмөсүндө CFx-1 панелдери “(g-f)” деп жазылган. Сүрөттүн реалдуу панель ирети (g), (h) жана (i). Бул редакциялык дал келбестик булакта кандай болсо, ошондой белгиленген.

Электрохимиялык иштөөдө оптималдуу курам кайсы?

CFx-1 иште каралган үч fullerol көлөмүнүн ичинде эң тең салмактуу жогорку ылдамдыктагы иштөөнү көрсөткөн. Чийки CFx 0,01 Cде 803,67 mAh·g−1 менчик сыйымдуулук жана болжол менен 2,66 V разряд платосун берген; бирок разряд ылдамдыгы өскөндө сыйымдуулук жана чыңалуу тез төмөндөгөн.

7 Cде модификацияланган катоддордун өлчөнгөн менчик сыйымдуулуктары төмөнкүдөй:

Verianla Live: 7 Cде fullerol көлөмүнүн менчик сыйымдуулукка таасири

График иштин жыйынтык текстинде ачык берилген үч так сыйымдуулук маанисин гана колдонот. Чийки CFxтин 7 C мааниси текстте так сан катары берилбегендиктен бул таблицага кошулган эмес.

КатодМенчик сыйымдуулук (mAh·g−1)ШартБулак
CFx-0.5593,777 C разряд4-сүрөт жана 3-бөлүм
CFx-1661,227 C разряд4-сүрөт жана 3-бөлүм
CFx-3538,857 C разряд4-сүрөт жана 3-бөлүм
 

CFx-1-дин 661,22 mAh·g−1 мааниси бул үч композиттин ичиндеги эң жогорку 7 C сыйымдуулугу. CFx-0.5 жана CFx-1 үчүн максималдуу текшерилген разряд ылдамдыгы 20 Cге жеткени, CFx-1 20 Cде 277,09 mAh·g−1 сыйымдуулук бере алганы билдирилген.

Эмне үчүн CFx-3 жакшыраак болгон жок?

Fullerol көлөмүн 100:3 катышына көбөйтүү иштөөнү мындан ары жакшырткан эмес. Изилдөөчүлөр ашыкча C60(OH)n CFx бетинде өтө калың жана күчтүү кайчылаш байланышкан аморфтук каптоо түзүп, бул Li+ ташууга тоскоол болуп, активдүү интерфейстин бир бөлүгүн колдонууга мүмкүн эмес кылганын сунушташат.

Бул интерфейс модификациясында оптималдуу көлөм керек экенин көрсөтөт: өтө аз fullerol жетиштүү өткөрүү тармагын түзбөсө, өтө көп көлөм жаңы ташуу тосмосуна айланат.

Электрохимиялык импеданс эмнени көрсөттү?

EIS Nyquist ийри сызыктарындагы жогорку жыштыктагы жарым тегерек электрод-электролит интерфейсиндеги заряд өткөрүү каршылыгы (Rct) менен, төмөн жыштыктагы Warburg куйругу Li+ ташуу менен байланышкан. CFx-1 каралган үлгүлөрдүн ичинен эң кичине Rct көрсөткөн.

Иштин кыскача мазмунунда C60(OH)n–CFx композитинин заряд өткөрүү каршылыгы чийки CFx маанисинин %75-ине түшүрүлгөнү айтылат. Бул “%75 азайуу” дегенди билдирбейт; булак натыйжаны маанинин чийки материалдын %75 деңгээлине түшүшү деп берет.

Разряд уланып жатканда чийки CFx жана CFx-1-дин Rct маанилери алгач азайышы реакция маалында түзүлгөн өткөрүмдүү көмүртек фазасы жаңы электрон жолдорун пайда кылышы менен түшүндүрүлөт. Бирок разряд тереңдиги %80-ден ашканда CFx-1-дин каршылыгы кайра өскөнү берилген. Булак муну изоляциялоочу LiF продуктулары C60(OH)n–CFx интерфейсинде топтолуп, электрон жана Li+ жолдорун бөгөшү менен байланыштырат.

Li+ диффузиясы кантип бааланды?

Гальваностатикалык үзгүлтүктүү титрлөө техникасы (Galvanostatic Intermittent Titration Technique, GITT) өлчөөлөрүндө клеткалар 0,1 Cде 20 мүнөт разряддалып, андан соң 240 мүнөт ачык чынжырда эс алдырышкан. 1,5–2,5 V потенциал аралыгында чийки CFx жана үч модификацияланган электрод үчүн Li+ диффузия коэффициенттери болжол менен 10−10–10−7 cm²·s−1 диапазонунда экени айтылат.

Разряд потенциалы төмөндөгөн сайын эсептелген Li+ диффузия коэффициенти жалпысынан өскөнү көрүнгөн. Изилдөөчүлөр муну разряд маалында CFxтен өткөрүмдүүрөөк көмүртек фазасы түзүлүп, электрон ташуу тосмосу азайышы менен байланыштырышат.

DFT эсептөөлөрү механизмге эмне кошот?

Тыгыздык функционалдык теориясы эсептөөлөрү Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) менен жүргүзүлгөн. Чийки CFx модели 112 көмүртек жана 112 фтор атомунан турган бир катмар катары курулган, fullerol модели үчүн C60 каркасына 16 гидроксил тобу байланып C60(OH)16 колдонулган.

DFT параметриБулакта берилген маани
ПрограммаVASP
ЫкмаGGA-PBE
Тегиз толкун кесүү энергиясы600 eV
Жалпы энергия жакындашуусу1 × 10−6 eV
Максималдуу иондук күч критерийиБулакта −0,01 eV·Å−1 деп жазылган
Вакуум боштугу12 Å
k-чекит тору1 × 1 × 1

6(c)-сүрөттө чийки CFxтин Fermi деңгээли тилке ажырымында жайгашканы жарым өткөргүч сымал электрондук жүрүм-турум менен байланышкан. C60(OH)16 кошулганда тилке ажырымы тарылып, Fermi деңгээлине жакын электрондук абалдар көбөйгөнү көрүнөт.

6(d)-сүрөттөгү дифференциалдык заряд тыгыздыгы картасында fullerolдун гидроксил топторунун айланасында электрон азайышы, fullerol менен түз байланышкан фторланган көмүртек бетинде электрон топтолушу көрсөтүлгөн. Изилдөөчүлөр муну C60(OH)16дан коңшу фторланган көмүртек аймагына электрон тыгыздыгы өтүү тенденциясы катары чечмелешет.

Бул эсеп реалдуу иштеп жаткан батареяда ар бир молекула бирдей геометриялык түзүлүш түзөрүн далилдебейт. DFT модели эксперименттик спектроскопиялык жана электрохимиялык жыйынтыктарга мүмкүн болгон атомдук-электрондук механизм түшүндүрмөсүн берет.

Энергия жана кубат иштеши

CFx-1 чийки CFxке салыштырмалуу өзгөчө жогорку разряд ылдамдыктарында артыкчылык көрсөткөн. Иште 10 Cде CFx-1-дин менчик сыйымдуулук өсүшү %14, менчик энергия өсүшү %60 деп берилген. Жыйынтык бөлүмүндө C60(OH)n–CFx композити 20 C жогорку разряд ылдамдыгына жете алганы жана 28.273 W·kg−1 кубат тыгыздыгын камсыздаганы айтылат.

Бул жыйынтыктар “энергия тыгыздыгы менен кубат тыгыздыгынын ортосундагы бардык компромисс жок болду” дегенди билдирбейт. Иш белгилүү материал катыштары, белгилүү электрод даярдоо шарттары жана CR2032 клетка түзүлүшүндө жогорку ылдамдыкта жакшыраак иштөөнү көрсөтөт.

Иш колдогон жыйынтыктар

  • C60(OH)n CFx бетине суутек байланыш үстөм коваленттик эмес өз ара аракеттер менен байланыша алат.
  • CFxтин негизги фторкөмүртек түзүлүшү модификациядан кийин негизинен сакталат.
  • Fullerol модификациясы C-F байланыштарынын жергиликтүү электрондук чөйрөсүн өзгөртөт.
  • CFx-1 каралган fullerol катыштарынын арасында эң жакшы жогорку ылдамдыктагы электрохимиялык иштөөнү көрсөтөт.
  • CFx-1-дин заряд өткөрүү каршылыгы чийки CFxтен төмөн.
  • CFx-1 20 Cде 277,09 mAh·g−1 сыйымдуулук бере алган.
  • 10 Cде чийки CFxке салыштырмалуу менчик энергия өсүшү %60 деп берилген.
  • DFT жыйынтыктары fullerol–CFx интерфейсиндеги заряд кайра бөлүштүрүлүшү жана тарылган электрондук тилке ажырымы менен шайкеш.

Иш колдобогон же текшербеген жыйынтыктар

  • Иш кайра заряддалуучу Li/CFx батарея иштеп чыкпайт; каралган система биринчилик батарея.
  • Жыйынтыктар чоң форматтагы клетка же коммерциялык батарея пакети ийгилигин көрсөтпөйт.
  • Узак мөөнөттүү текче өмүрү жана жылдарга созулган сактоо иштеши эксперименттик ырасталган эмес.
  • Кең температура диапазонунда иштөө көрсөтүлгөн эмес; электрохимиялык тесттер 25 °Cде жүргүзүлгөн.
  • Коопсуздук, thermal runaway же кыянаттык сыноолору берилген эмес.
  • Fullerol көлөмү көбөйгөн сайын иштөө дайыма өсөрү көрсөтүлгөн эмес; CFx-3 тескерисинче иштөө жоготуусун көрсөтөт.
  • DFT модели реалдуу электрод ичиндеги бардык интерфейстердин атомдук түзүлүшүн түз өлчөбөйт.
  • 28.273 W·kg−1 кубат тыгыздыгы лабораториялык электрод/клетка жыйынтыгы жана түздөн-түз коммерциялык пакет деңгээлине жалпыланбайт.

Иштин Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Материалды мүнөздөө

ЫкмаТүзмөк / шартМаксат
SEMSirion 200 FEIБет жана бөлүкчө морфологиясы
XRDUltima IVКристалл/түзүлүш өзгөчөлүктөрү
FT-IRThermo Fisher Scientific Nicolet iS5Функционалдык топтор жана байланыш термелүүлөрү
XPSThermo Scientific K-AlphaЭлемент жана химиялык байланыш абалдары
HRTEMJEM-F200, 200 kVНаноөлчөмдөгү түзүлүш жана морфология
RamanLabRAM HR Evolution, 532 nm; 500–4000 cm−1Молекулалык/түзүлүш мүнөздөмөсү

CR2032 электрод жана клетка даярдоо

Катоддор активдүү материал, Super P жана поливинилиден фторидди (PVDF) 8:1:1 масса катышында аралаштыруу менен даярдалган. Аралашма N-метил-2-пирролидон (NMP) ичинде бир тектүү шламга айландырылып, алюминий фольгага капталып жана кургатылган.

Клетка чогултуу H2O жана O2 деңгээлдери ар бири 0,1 ppmден төмөн кармалган мээлей кутуда жүргүзүлгөн. Разряд кесүү чыңалуусу 1,5 V деп белгиленген.

Электрохимиялык өлчөө шарттары

ТестШарт
Туруктуу ток разряды25 °C; 1,5 V кесүү чыңалуусу
GITT0,1 C; 20 мүнөт ток импульсу + 240 мүнөт ачык чынжырда эс алуу
EIS0,01–100.000 Hz
Клетка түрүCR2032

Негизги сандык жыйынтыктар

ӨлчөөЖыйынтыкКонтекст
Чийки CFx менчик сыйымдуулугу803,67 mAh·g−10,01 C
Чийки CFx чыңалуу платосу2,66 V0,01 C
CFx-0.5 сыйымдуулугу593,77 mAh·g−17 C
CFx-1 сыйымдуулугу661,22 mAh·g−17 C
CFx-3 сыйымдуулугу538,85 mAh·g−17 C
CFx-1 сыйымдуулугу277,09 mAh·g−120 C
CFx-1 менчик сыйымдуулук өсүшү%14Чийки CFxке салыштырмалуу, 10 C
CFx-1 менчик энергия өсүшү%60Чийки CFxке салыштырмалуу, 10 C
Билдирилген жогорку кубат тыгыздыгы28.273 W·kg−1Иштин жыйынтык бөлүмүндө C60(OH)n–CFx композити үчүн

Түзүлүш-иштөө байланышы

Иштин эксперименттик жана эсептөө жыйынтыктары бирге бааланганда оптималдуу иштөө бир механизмден эмес, бир нече интерфейс таасиринин кошулмасынан келип чыгат деп сунушталат. Суутек байланыштары fullerolду CFx бетинде туруктуу кармаса, гидроксил топтору нымдалышты колдойт, fullerol түзүлүштөрү бөлүкчөлөр аралык электрон байланышка салым кошот жана интерфейстик заряд кайра бөлүштүрүлүшү C-F байланыштарынын электрондук мүнөзүн өзгөртөт.

Бирок CFx-3 жыйынтыгы бул механизмдин оптималдуу диапазону бар экенин көрсөтөт. Өтө тыгыз fullerol каптоосу Li+ өтүшүнө жаңы тоскоолдук жаратып, иштөөнү CFx-1-ден төмөн түшүргөн.

Булак ичиндеги редакциялык жана методологиялык белгисиздиктер

  • 3-сүрөт түшүндүрмөсүндө CFx-1 панелдери “(g-f)” деп берилген; көрүнгөн сүрөт (g-i) панелдеринен турат.
  • C 1s ажыратуусу “төрт башка абал” деп сүрөттөлгөнүнө карабастан, текстте C=C, C-C, жарым иондук C-F, коваленттик C-F жана перфторланган C-F2/C-F3 болуп беш компонент саналып өтөт.
  • O 1s гидроксил катышын талкуулоодогу сүрөт панелине шилтемелер менен 2-сүрөт панель тамгаларынын ортосунда редакциялык дал келбестик бар.
  • DFT ыкмасында максималдуу иондук күч жакындашуу критерийи булакта “−0,01 eV/Å” деп жазылган; бул жерде белги үнсүз өзгөртүлгөн эмес.
  • Иш көп сандагы электроаналитикалык жана түзүлүш ыкмаларын колдонгону менен чоң форматтагы клетка ырастоосун бербейт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Толук оригинал иштин аталышы: Fullerol-modified CFx composite cathode with enhanced interfacial conductivity for high-power Li/CFx primary batteries

Авторлор, булактагы ирети менен: Jiali Du; Yifan Liu; Wanli Chen; Qingguo Feng; Zhi Zhao; Jingyi Wang; Youhao Xu; Jiacheng He; Xiwen Wang; Xian Jian.

Жооптуу автор: Yifan Liu — yifan.liu@uestc.edu.cn. Булак барагында “Corresponding authors” көптүк түрүндө жазылганы менен көрүнгөн байланыш маалыматында Yifan Liu гана көрсөтүлгөн.

Тең салым/тең биринчи автор: Булакта мындай билдирүү жок.

Мекемелер: School of Materials and Energy, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu, China; Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, China; Bazhong Carbon Atom Novel Materials Technology Co., Ltd., Bazhong, Sichuan, China; Tianjin Lantian Special Power Supply Science and Technology Joint-Stock Co. Ltd., Tianjin, China.

Булак түрү жана рецензия статусу: Бул иш SSRNде жарыяланган изилдөө preprintи жана жүктөлгөн версия peer reviewдан өтө элек. Илимий жыйынтыктар ушул жарыя стадиясын эске алуу менен бааланышы керек.

Негиз катары алынган версия: 27 беттик SSRN Abstract ID 6933535 версиясы.

DOI: 10.2139/ssrn.6933535

Расмий шилтеме: https://ssrn.com/abstract=6933535

Версия эскертүүсү: Библиографиялык текшерүүдө ошол эле аталыштагы 10.2139/ssrn.6692092 DOIси бар эски SSRN жазуусу да табылган. Илимий мазмун ар башка preprint версияларынын ортосунда бириктирилген эмес; бул Verianla макаласында жүктөлгөн 6933535 версиясындагы эксперимент, сан, сүрөт жана чечмелөөлөр гана негиз алынган.

Журнал/басма: Жүктөлгөн булак өзүнчө peer reviewдан өткөн журнал жарыясы катары берилген эмес. SSRN — Elsevierдин preprint платформасы. Библиографиялык текшерүүдө бул иш үчүн өзүнчө peer review журнал DOIси ырасталган эмес.

Лицензия: Жүктөлгөн иште сүрөттөрдү кайра колдонууга ачык, так көрсөтүлгөн Creative Commons лицензия билдирүүсү аныкталган эмес. Ошондуктан оригинал сүрөттөр макалага бирдей көчүрүлгөн эмес; булактагы сандык маалыматтар жана ыкма баскычтары HTML таблицалары жана Verianla Live түзүлүштөрү менен кайра берилген.

Каржылоо: National Natural Science Foundation of China (No. 51972045) жана Fundamental Research Funds for the Chinese Central Universities, China (No. ZYGX2019J025).

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Булакта маалыматтар суроо боюнча жеткиликтүү болору айтылат.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Жүктөлгөн 27 беттик версияда өзүнчө кызыкчылыктардын кагылышы жөнүндө билдирүү табылган эмес.

Автор салымдары: Jiali Du: алгачкы долбоорду жазуу, изилдөө жана формалдык анализ. Yifan Liu: карап чыгуу/редакциялоо, кеңеш берүү жана каржылоону алуу. Wanli Chen: алгачкы долбоорду жазуу. Qingguo Feng: программалык камсыздоо жана формалдык анализ. Zhi Zhao: алгачкы долбоорду жазуу. Jingyi Wang: алгачкы долбоорду жазуу жана формалдык анализ. Youhao Xu: изилдөө жана алгачкы долбоорду жазуу. Jiacheng He: алгачкы долбоорду жазуу. Xiwen Wang: карап чыгуу/редакциялоо. Xian Jian: карап чыгуу/редакциялоо жана каржылоону алуу.

Илимий чечмелөө чеги: Иш CR2032 лаборатория клеткаларында, 25 °Cде жана белгилүү CFx/fullerol курамдарында алынган эксперименттик жыйынтыктарды DFT эсептөөлөрү менен бириктирет. Жыйынтыктар fullerol негизиндеги бузбай турган интерфейс модификациясы жогорку ылдамдыктагы Li/CFx иштешин жакшырта аларын колдойт; бирок коммерциялык клетка масштабы, узак мөөнөттүү текче өмүрү, комплекстүү коопсуздук, кең температура диапазону жана сериялык өндүрүш ырастоосу берилбейт.

Verianla ыкма эскертүүсү: Макаладагы илимий мазмун жүктөлгөн иштин тексти, ыкмалары, сандык жыйынтыктары жана көрүнгөн сүрөттөрүнө гана негизделген. Тышкы библиографиялык изилдөө иштин кимдигин, DOIни, SSRN версияларын жана жарыя статусун текшерүү үчүн гана колдонулган; тышкы булактардан жаңы илимий эксперимент же жыйынтык кошулган эмес.


Бөлүшүү:

Пикирлер текшерилгенден кийин жарыяланат.Пикириңиз жактыруу процессине жөнөтүлүп, ылайыктуу деп табылганда көрүнөт.

Пикир калтырыңыз

E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген

Бул сайтта кукилерге уруксат берүү тажрыйбаңызды жакшыртат. Куки саясаты