Tartibli azot bilan legirlangan uglerod karkasi (ONCF) oltingugurtni tutuvchi gʻovak uglerod tuzilmasini uning ustida oʻstirilgan uglerod nanonaychalar va azot/kobalt tutuvchi sirtlar bilan birlashtiradigan litiy–oltingugurt batareyasi katod materialidir. Manh Cuong Nguyen va hamkasblari ishlab chiqqan tuzilmada yirik, oʻzaro tutash gʻovaklar elektrolit kirishini; nanonaycha qobigʻi elektron oʻtkazuvchi bogʻlanishlarni; kichikroq gʻovaklar va qutbli sirtlar esa oltingugurt turlarini tutib qolish va ularning aylanishini qoʻllab-quvvatlashga qaratilgan. Oltingugurt yuklangan S@ONCF katodi tugmasimon elementlarda oltingugurt massasiga nisbatan 2.0 A g⁻¹ tokda 750 sikl oxirida 746.9 mAh g⁻¹ sigʻim bergan. Taxminan 4.0 mg cm⁻² oltingugurt yuklamali paketli elementda esa 0.2 A g⁻¹ tokda 300 sikl oxirida 545.4 mAh g⁻¹ olingan. Bu qiymatlar koʻrsatilgan tajriba sharoitida katod chidamliligini koʻrsatadi; elementning umumiy massasiga nisbatan energiya zichligi emas.

Tadqiqotning asosiy hissasi gʻovaklar tartibini, nanonaycha bogʻlanishlarini va sirt kimyosini bir tayanch tuzilmada birlashtirishidir. Tartibli tuzilma tartibsiz taqqoslash namunasiga qaraganda kuchliroq polisulfid oksidlanish–qaytarilish reaksiyalari va sigʻimning yaxshiroq saqlanishini koʻrsatgan. Sikllardan keyingi tekshiruvlar kuzatilgan hududlarda gʻovak tuzilma saqlangani va katod sirtida litiy ftorid tutuvchi fazalararo qatlam hosil boʻlganini qoʻllab-quvvatlaydi. Biroq taqqoslangan namunalar bir necha tuzilmaviy va kimyoviy xususiyatlari bilan farqlanadi; har bir tarkibiy qism hissasi alohida nazorat tajribasi orqali miqdoriy ajratilmagan.

Nega oltingugurt katodidagi muammo faqat oʻtkazuvchanlik emas?

Litiy–oltingugurt (Li–S) batareyalarida energiya saqlash oltingugurt tutuvchi turlarning zaryadlash va zaryadsizlanish vaqtida bir-biriga aylanishiga asoslanadi. Dastlabki elementar oltingugurt va zaryadsizlanishning oxirgi mahsuloti litiy sulfid (Li₂S) elektronlarni yaxshi oʻtkazmaydi. Elektrodning bir qismida oltingugurt borligi bu qismdan elektr jihatdan foydalanish mumkinligini anglatmaydi. Elektronlar faol moddaga yetib bormasa yoki elektrolit gʻovaklarga yetarli kira olmasa, oltingugurtning bir qismi elementning oʻlchangan sigʻimiga hissa qoʻsha olmaydi.

Aylanish davomida hosil boʻladigan eruvchan litiy polisulfidlar ikkinchi qiyinchilikni tugʻdiradi. Ular katod hududidan uzoqlashib, elektrolit ichida tashilishi mumkin. Manbada mokisimon taʼsir sifatida muhokama qilingan bu jarayon faol oltingugurt turlarining istalmagan aylanishini sigʻim yoʻqolishi va yon reaksiyalar bilan bogʻlaydi. Bunga oltingugurt va Li₂S oʻrtasidagi aylanishning hajm oʻzgarishi hamda elektrod–elektrolit kontaktining qayta tuzilishi qoʻshiladi. Yuqori tokda har bir bosqichga ajratilgan vaqt qisqargani sababli sekin ion tashilishi va yetarli boʻlmagan elektr bogʻlanishlar yaqqolroq namoyon boʻladi.

Shu sababli mos oltingugurt tashuvchisi bir joyda bir nechta vazifani bajarishi kerak: elektronni reaksiya hududiga yetkazish, elektrolitning bu hududga kirishiga imkon berish, eruvchan oraliq mahsulotlarning butunlay uzoqlashishini cheklash va aylanish davomida kontaktni saqlash. Tadqiqotning arxitekturaviy yondashuvi ushbu birgalikda ishlash ehtiyojiga asoslanadi. Boshqa jarayonlar yetarli boʻlmasa, yuqori sirt maydonining oʻzi yoki kuchli adsorbsiya sirtining oʻzi butun katod ishlashini izohlay olmaydi.

Uglerod materiallari gʻovak tuzilmasini sozlash va oʻtkazuvchi tayanch hosil qilish mumkinligi uchun shu maqsadda ishlatiladi. Juda kichik gʻovaklar oltingugurt turlarini chegaralashi mumkin; ammo kirishni qiyinlashtiradigan darajada ustun boʻlsa, elektrolit kirishini va aylanishni sekinlashtirishi mumkin. Kattaroq gʻovaklar tashilishni osonlashtirsa-da, qutbsiz uglerod sirtlarining eruvchan polisulfidlar bilan oʻzaro taʼsiri cheklangan boʻlishi mumkin. Kukun zarrachalari yoki tasodifiy chirmashgan nanonaychalar orasida dastlab hosil boʻlgan bogʻlanishlarning elektrodga ishlov berish va hajm oʻzgarishlari vaqtida saqlanishi ham alohida muammodir.

ONCF litiy–oltingugurt batareyasida nima vazifa bajaradi?

ONCF litiy–oltingugurt batareyasi katodida oltingugurtni tutuvchi va oltingugurt aylanishi sodir boʻladigan hududlarni ion hamda elektron tashilish yoʻllariga bogʻlovchi tartibli azot bilan legirlangan uglerod karkasidir. Ushbu tadqiqotda ONCF uch oʻlchamli tartibli yirik gʻovaklarni, karkas ustida oʻsadigan nanonaycha qobigʻini va azot/kobalt tutuvchi sirtlarni birlashtiradi. Tajribalar bu birlashgan tuzilma tartibsiz NCF tashuvchisiga nisbatan polisulfid aylanishini va siklik chidamlilikni qoʻllab-quvvatlashini koʻrsatadi; ONCFning oʻzi tayyor batareya emas.

ONCF qisqartmasi manbadagi “ordered N-doped carbon framework” nomidan kelib chiqqan. Oltingugurt yuklangach, material S@ONCF deb belgilanadi. NCF esa xuddi shu asosiy prekursor kimyosidan tartibli polistirol qolipisiz olingan taqqoslash uglerodidir. S@NCF uning oltingugurt yuklangan shaklidir. Bu nomlarni farqlash muhim: mikroskopiya va sirt tahlillarining bir qismi oltingugurt yuklanmagan tashuvchiga, batareya natijalari esa oltingugurt tutuvchi kompozit katodga tegishli.

Bu dizaynda gʻovaklar tartibi va sirtlar kimyosi bir xil miqyosda ishlamaydi. Yirik boʻshliqlar elektrolitning karkas ichiga kirishiga yordam bersa, nanonaychalar uglerod tarmoqlarini oʻzaro bogʻlaydi. Kichikroq gʻovaklar va qutbli sirtlar esa oltingugurt turlari joylashgan mahalliy reaksiya muhitiga taʼsir qiladi. Tadqiqotchilar bu birikmani faqat tashqaridan nanonaycha aralashtirilgan kukun elektroddan ajratadi: maqsad oʻtkazuvchi tayanchning ichki gʻovak sirtlari bilan ham uzluksiz kontaktda boʻlishidir.

NCF namunasida ham mahalliy va uzilishlari koʻproq nanonaycha hosil boʻlishi kuzatilgan. Shu sababli S@ONCF va S@NCF farqini “nanonaychali va nanonaychasiz ikki katod” deb ifodalash tajriba dizaynini oʻzgartiradi. Asl taqqoslash nanonaycha qoplamasi uzluksizligi, gʻovaklar tartibi, kirish mumkin boʻlgan sirt va sirtdagi azot/kobalt muhitlari birgalikda oʻzgaradigan ikki tashuvchi oʻrtasidadir.

Tadqiqot qanday dalillarni birlashtiradi?

Dalillar ketma-ketligi material yaratilishidan uning element ichidagi xulqiga qarab rivojlanadi. Avval polistirol qolipi bilan tartibli ZIF-67 prekursor tayyorlanadi. Keyin karbonlashtirish haroratining gʻovaklar tartibi va nanonaycha oʻsishiga taʼsiri oʻrganiladi. Mikroskopiya, gaz adsorbsiyasi, difraksiya va sirt spektroskopiyasi olingan tashuvchining tuzilmasini turli tomonlardan tavsiflaydi. Oltingugurt tutuvchi simmetrik element tajribalari ikki tashuvchining polisulfidlar bilan elektrokimyoviy oʻzaro taʼsirini taqqoslaydi. Nihoyat, oltingugurt yuklangan katodlar tugmasimon va paketli elementlarda sinaladi.

Bu bosqichlar bir-birining oʻrnini bosa olmaydi. Elektron mikroskop tasviri elektr qarshilikning sonli qiymatini bermaydi. Simmetrik elementdagi kuchliroq tokning oʻzi toʻliq batareya energiya zichligini aniqlamaydi. Uzoq sikllardan keyin koʻrinadigan gʻovaklarning mavjudligi ham butun elektrod boʻylab hech qanday shikast boʻlmaganini isbotlamaydi. Tadqiqotning izohlash kuchi turli oʻlchovlarning bir xil birlashgan arxitekturani qoʻllab-quvvatlashidan keladi; har bir oʻlchov ololmaydigan maʼlumot chegarasi alohida saqlanishi kerak.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

1. Polistirol qolipidan nanonaycha qobiqli uglerod karkasigacha

Manbada kimyoviy moddalar qoʻshimcha tozalashsiz ishlatilgani aytiladi. Prekursor tayyorlashda ishlatilgan suvli ammiak konsentratsiyasi %25.0–30 oraligʻida berilgan; bu maʼlumot faqat eritma hajmi bilan taʼriflab boʻlmaydigan reaksiya muhitini toʻldiradi.

Sintezning birinchi bosqichida polistirol (PS) sharchalar tayyorlangan. Oʻrtacha molekulyar massasi 10000 boʻlgan 2.5 g polivinilpirrolidon 200 mL suvda eritilgan; tizim azot atmosferasida, qaytarma sovitgich ostida va 70 °C moy hammomida 15 daqiqa ushlangan. Keyin 24 mL stirol qoʻshilib, aralashtirish yana 15 daqiqa davom ettirilgan. Initsiator sifatida 40 mL suvda eritilgan 0.2 g kaliy persulfat tomchilab qoʻshilgan; reaksiya 70 °C da 24 soat davom etgan. Manbada mahsulot 3500 rpm da 16 soat sentrifugalangani va 60 °C da tun boʻyi quritilgani aytiladi. Sentrifugalash vaqti bu yerda manbada yozilgan shaklda saqlangan.

Tartibli kobalt tutuvchi qolip uchun 7.32 g Co(NO₃)₂·6H₂O hajman 9:1 metanol/etilenglikol aralashmasining 30 mL hajmida eritilgan. Bu eritmaga 4 g PS qoʻshilib 6 soat aralashtirilgan, soʻng 30 daqiqa vakuum qoʻllangan va 60 °C da tun boʻyi quritilgan. Olingan PS@Co(NO₃)₂, 9.852 g 2-metilimidazol, 15 mL metanol va 15 mL suvli ammiak tutuvchi aralashma bilan ishlangan. Oʻttiz daqiqalik vakuum bosqichidan keyin 24 soat yetiltirilib, PS@ZIF-67 olingan.

Polistirol qolipi dimetilformamid (DMF) ichida chiqarib tashlangan; mahsulot 60 °C da tun boʻyi quritilib, uch oʻlchamli tartibli makrogʻovak ZIF-67 tayyorlangan. DMF ichida ushlash muddati manbada aniq berilmagan. Tartibsiz taqqoslash prekursor boʻlgan hajmli ZIF-67 esa xuddi shu asosiy kimyo bilan, PS qolipi qoʻshilmasdan ishlab chiqarilgan. Shu tariqa tartibli boʻshliqlar karbonlashtirishdan oldin yaratiladigan ishlab chiqarish yoʻli qoʻllangan.

Karbonlashtirish mol hisobida %5 H₂ va %95 Ar tutuvchi atmosferada amalga oshirilgan. Harorat xona sharoitidan 435 °C gacha daqiqasiga 1 °C tezlikda koʻtarilib, shu yerda 1.5 soat ushlangan. Keyin xuddi shu isitish tezligida 700 °C ga yetkazilib, 3.5 soat kutilgan. Sovitilgan mahsulot 1 M H₂SO₄ da 12 soat ushlangan, yuvilgan va quritilgan. Ikkinchi bosqichning yakuniy harorati 600, 700, 800 va 900 °C qilib tanlanib, harorat seriyasi tayyorlangan. Asosiy elektrokimyoviy taqqoslashdagi ONCF va NCF 700 °C sharoitiga tegishli.

Oltingugurt yuklashda tashuvchi va oltingugurt taxminan 1:2 massa nisbatida aralashtirilgan. Oz miqdorda uglerod disulfid (CS₂) tutuvchi yopiq shisha idishda taxminan 24 soat ushlangan aralashma tortma shkafda 12 soat quritilgan, soʻng avtoklavda 155 °C da 12 soat ishlangan va maydalangan. Manbada CS₂ ning aniq hajmi berilmagan. Bu bosqichlar oltingugurtning gʻovak uglerod bilan kontaktini oshirishga qaratilgan kompozit tayyorlashdir; elektrod bogʻlovchisi va tok kollektori keyingi element tayyorlashda qoʻshiladi.

2. Tuzilma qaysi usullar bilan oʻrganildi?

Maydon emissiyali skanerlovchi elektron mikroskopiya (FESEM; Hitachi S4700) gʻovaklar va uglerod tarmoqlarining sirt morfologiyasini oʻrganishda ishlatilgan. Transmissiyali elektron mikroskopiya (TEM; FEI Titan Cubed G2 60–300) nanonaychalar va kobaltga boy kichik zarrachalar haqida mahalliyroq maʼlumot bergan. Katta burchakli halqasimon qorongʻi maydonli skanerlovchi transmissiyali elektron mikroskopiya (HAADF-STEM), energiya dispersiyali rentgen spektroskopiyasi (EDS) va elektron energiya yoʻqotish spektroskopiyasi (EELS) tasvirlangan tuzilmalarni element taqsimoti bilan bogʻlagan.

Furye oʻzgartirishli infraqizil spektroskopiya (FTIR; Nicolet iS10) prekursorning bogʻ muhiti va karbonlashtirishdan keyingi oʻzgarishlarni kuzatgan. Rentgen difraksiyasi (XRD; Rigaku Miniflex 600) kristall prekursor saqlanishi yoki aylanishini hamda uglerod va kobalt tutuvchi fazalarning difraksiya xususiyatlarini baholagan. Azot adsorbsiyasi 77 K da Belsorp mini X qurilmasida oʻlchanib, solishtirma sirt maydoni va gʻovak taqsimoti oʻrganilgan. Rentgen fotoelektron spektroskopiyasi (XPS; Thermo K-Alpha+) sirt kimyosini tekshirgan; bogʻlanish energiyalari C 1s uchun 284.8 eV etaloniga koʻra kalibrlangan. Termogravimetrik tahlil (TGA; Q500) argon ostida daqiqasiga 10 °C isitish tezligida bajarilgan.

Elektrokimyoviy oʻlchovlar xona haroratida ZIVE MP1 tizimida, doimiy tokli zaryadlash–zaryadsizlanish va sikl tajribalari Neware 4008T tizimida bajarilgan. Sikllardan keyin katodlar argonli qoʻlqopli boksda chiqarilgan, DME/DOL bilan ehtiyotkorlik bilan chayilgan, quritilgan va havo bilan kontakti cheklangan. Bu tayyorlash sirt tahlilining namuna olish sharoitidir; chayish va sirtni qoplovchi qatlamlar XPS da qaysi oltingugurt turlari koʻrinishiga taʼsir qilishi mumkin.

3. Tartibli prekursor haqiqatan hosil boʻladimi?

Manbaning 2-rasmidagi SEM tasvirlari qolipsiz ZIF-67 qirrali zarrachalar toʻplamini hosil qilishini, qolipli namuna esa takrorlanuvchi ochiqliklar va ularni bogʻlovchi tarmoqlar tutishini koʻrsatadi. C, N va Co element xaritalari prekursorning ushbu tarkibiy qismlarini tuzilma bilan bogʻlaydi. XRD naqshlarida ZIF-67 choʻqqi oʻrinlarining saqlanishi tartibli boʻshliqlar qurilayotganda metall–organik karkasning oʻziga xos kristall tuzilmasi davom etishini qoʻllab-quvvatlaydi. Nisbiy choʻqqi intensivligidagi farqlar oʻz-oʻzidan yangi kristall faza paydo boʻlganini anglatmaydi.

Qoʻshimcha S3-rasmdagi FTIR taqqoslashida taxminan 1580, 1140 va 990 cm⁻¹ polosalar imidazolat asosidagi prekursor bogʻ muhitlariga bogʻlangan. Bu oʻlchov gʻovaklarning uch oʻlchamli tartibini bevosita koʻrsatmaydi; SEM da kuzatilgan arxitektura ZIF-67 kimyosi bilan birga mavjudligini qoʻllab-quvvatlovchi qoʻshimcha dalildir.

Azot adsorbsiyasida past nisbiy bosimdagi yutilish kichik gʻovaklar, yuqoriroq nisbiy bosimdagi qoʻshimcha yutilish esa kattaroq boʻshliqlar hissasi haqida maʼlumot beradi. Manbada taxminan 1.2 nm atrofidagi gʻovak hissasi tartibli prekursorda yaqqolroq ekani bildiriladi. Biroq gaz adsorbsiyasidan olingan kichik gʻovak taqsimoti SEM dagi barcha yirik boʻshliqlar diametrini oʻlchash emas. Gʻovak oʻlchami qaysi usul va oʻlchash oraligʻida baholangani saqlanishi kerak.

Qoʻshimcha S1-rasm PS sharchalar tasvirini, S2 esa qolipsiz ZIF-67 morfologiyasini toʻldiradi. S1 dagi masshtab yorligʻi matndagi nanosfera tavsifi va boshqa morfologiya tasvirlari bilan birga oʻqilganda noaniqlik tugʻdiradi: tasvirda 500 µm yozilgan. Bu yorliq yashirincha 500 nm ga oʻzgartirilmagan va ushbu tasvirdan PS diametri yangi sonli natija sifatida chiqarilmagan.

4. Karbonlashtirish harorati, nanonaycha oʻsishi va gʻovaklar tartibi

Karbonlashtirishdan keyin ZIF-67 ning oʻziga xos difraksiya akslanishlari yoʻqoladi; uglerod va kobalt tutuvchi tuzilmalar bilan bogʻliq xususiyatlar paydo boʻladi. ONCF da uglerod (002) xususiyatining yaqqolroq boʻlishi manbada grafitik tartib bilan bogʻlangan. Bu talqin mikroskopiya bilan birga baholanadi: 600 °C da nanonaycha oʻsishi siyrakroq; 700 °C da gʻovak karkas saqlanib, zichroq nanonaycha qoplamasi koʻrinadi; 800 va 900 °C da esa tuzilma yiriklashib, tartibli ochiqliklar kamroq yaqqol boʻladi.

Jadvaldagi muhim bogʻliqlik shuki, umumiy gʻovak hajmi ortishi doimo sirt maydoni ortishi bilan birga bormaydi. ONCF-900 ning gʻovak hajmi ONCF-700 nikidan yuqori, ammo solishtirma sirt maydoni pastroq. Bu holat kattaroq boʻshliqlar hajmga kuchli hissa qoʻshishi mumkin boʻlsa-da, kichik gʻovaklar sirt maydoni jihatidan muhimligini tushunishga yordam beradi. NCF-700 ham ONCF-700 dan yuqoriroq umumiy hajmga qaramay, pastroq sirt maydoniga ega. Demak, birgina “koʻproq gʻovakli” iborasi namunalarning tuzilmaviy farqlarini yetarli tavsiflamaydi.

Manba 700 °C ni oʻrganilgan sharoitlar ichida nanonaycha rivojlanishi, kirish mumkin boʻlgan sirt va tartibli karkasni saqlash jihatidan mos muvozanat sifatida tanlaydi. Bu tanlov har bir haroratda bir xil qamrovli batareya sinovi bilan aniqlangan universal eng yaxshi harorat emas. Qoʻshimcha S4–S6-rasmlar harorat seriyasini mos ravishda difraksiya, azot adsorbsiyasi va morfologiya orqali qoʻllab-quvvatlaydi. XRD panellarining vertikal masshtablari farq qilishi mumkinligi sababli koʻrinadigan choʻqqi balandligini bevosita faza miqdori tartibi sifatida ishlatmaslik kerak.

3-rasm va qoʻshimcha S7–S8-rasmlar nanonaychalarning uglerod tarmoqlari bilan aloqasini va kobaltga boy zarrachalar borligini kichikroq miqyosda koʻrsatadi. TEM da uglerod bilan oʻralgan zarrachalar, HAADF-STEM/EDS xaritalarida C, N va Co taqsimoti, EELS da esa Co L₃ va L₂ chetlari oʻrganilgan. Bular kobalt tutuvchi mahalliy tuzilmalar mavjudligini qoʻllab-quvvatlaydi; yakka atomli faol markazlar sonini yoki faqat bitta kobalt valentlik holatini aniqlamaydi. ONCF ning kichik gʻovak hissasi ayniqsa taxminan 10 nm dan past hududda yaqqolroq, NCF esa katta mezogʻovaklarning kengroq hissasini koʻrsatadi.

5. XPS uglerod va azotning kimyoviy muhiti haqida nima deydi?

XPS sirtdan keladigan signallarni bogʻlanish energiyalariga koʻra ajratadi. C 1s yoki N 1s spektral qobigʻini bir necha komponent bilan moslashtirish turli bogʻ muhitlarining nisbiy hissalarini baholashga xizmat qiladi. Quyidagi foizlar tegishli spektral qobiq ichida moslashtirilgan choʻqqi maydonlarining ulushlaridir. Ularni butun namunaning massa boʻyicha azot foizi, umumiy atom foizi yoki butun uglerod karkasidagi bogʻlarning bevosita sanogʻi deb talqin qilish toʻgʻri emas.

ONCF ning C–C/C=C va grafitik N ulushlari yuqoriroq ekani mualliflarning rivojlanganroq elektron bogʻlanishlar talqini bilan birga keltirilgan. Ustma-ust tushuvchi pirrolik/pirrolinik N–Co–N komponentining ortishi esa kobalt va azot tutuvchi sirt muhitlari bilan bogʻlanadi. Ammo ustma-ust tushgan XPS choʻqqisi maydonini faqat Co–N faol markazlariga tenglashtirib boʻlmaydi. Sirt spektri mustaqil elektr oʻtkazuvchanlik yoki har bir katalitik markazga toʻgʻri keladigan tezlik oʻlchovini bermaydi.

Co 2p moslashtirishida NCF uchun metall Co⁰ hissalari 2p₃/₂ va 2p₁/₂ hududlarida mos ravishda %13.07 va %6.54 deb berilgan. ONCF sirtida esa bir xil moslashtirish sharoitida metall hissasi taxminan nol deb bildirilgan; Co²⁺/Co³⁺ bilan bogʻliq komponentlar va yoʻldosh tuzilmalar ustun chiqqan. Boshqa barcha kobalt komponentlarining sonli ulushlari mavjud asosiy matnda berilmagani uchun yetishmayotgan taqsimot bu yerda toʻldirilmagan.

TEM da uglerod ichida kobaltga boy zarrachalar koʻrinib, XPS koʻproq oksidlangan sirtni koʻrsatishi usullar bir xil chuqurlikdan namuna olmasligini hisobga olib talqin qilinishi kerak. Uglerod bilan oʻralgan ichki zarracha va tashqi sirt bir xil kimyoviy holatni koʻrsatishi shart emas. Bundan tashqari, oltingugurt yuklanmagan ONCF spektri va oltingugurt yuklangan, hali sikldan oʻtmagan S@ONCF spektri turli namuna holatlaridir; bu ikki tahlildagi kichik metall hissalarini bevosita aynan bir xil deb hisoblamaslik kerak.

Qoʻshimcha S9-rasmdagi FTIR karbonlashtirishdan keyin prekursor bogʻ polosalarining yoʻqolishini va past toʻlqin soni hududidagi Co–O bilan bogʻlangan muhitlarni qoʻshimcha ravishda koʻrsatadi. Keng polosaning mavjudligi yagona sof kobalt oksid fazasining qatʼiy tashxisi sifatida taqdim etilmagan. 4-rasmning asosiy mazmuni ikki tashuvchi nafaqat shaklan, balki sirtdagi bogʻ muhitlarining nisbiy taqsimoti jihatidan ham farqlanishidir.

6. Simmetrik element polisulfid aylanishini qanday sinaydi?

Simmetrik elementlarda ikki elektrod bir xil materialdan tayyorlanadi va orasiga eruvchan oltingugurt turlari tutuvchi elektrolit joylanadi. Ushbu tadqiqotda asosiy elektrolit hajman 1:1 1,3-dioksolan (DOL) va 1,2-dimetoksietan (DME) ichida 1 M litiy bis(triftormetansulfonil)imid (LiTFSI) va 0.2 M LiNO₃ tutadi. Li₂S va oltingugurt 1:7 mol nisbatida ishlatilib, nominal 0.25 M Li₂S₈ katoliti tayyorlangan; aralashma argon ostida 60 °C da 24 soat aralashtirilgan. Manbada choʻkmasiz toʻq qizil-jigarrang eritma olingani aytiladi.

ONCF yoki NCF N-metil-2-pirrolidon (NMP) ichida 10 mg mL⁻¹ konsentratsiyada disperslangan va ultratovush bilan ishlangan. Diametri 13 mm boʻlgan, manba materiallar roʻyxatida qalinligi 300 µm deb koʻrsatilgan uglerod mato disklarga 40 µL suspenziya surtilib, taxminan 0.3 mg cm⁻² tashuvchi yuklamasi hosil qilingan; elektrodlar 80 °C da 12 soat vakuumda quritilgan. Ikkita bir xil elektrod, shisha tolali separator va jami 80 µL katolit bilan CR2032 element yigʻilgan. Elementlar ochiq zanjirda 12 soat ushlangan; yalangʻoch uglerod mato alohida nazorat sifatida ishlatilgan.

Siklik voltammetriya (CV) −0.8 va +0.8 V orasida 0.2, 0.5, 0.8, 1.0 va 1.2 mV s⁻¹ skanerlash tezliklarida bajarilgan. Elektrokimyoviy impedans spektroskopiyasi (EIS) bir xil CV tarixidan keyin ochiq zanjir sharoitida, 10 mV oʻzgaruvchan kuchlanish amplitudasi bilan 100 kHz–0.01 Hz oraligʻida oʻlchangan. Bu elementlarda litiy metall elektrod yoʻq. Shu sababli bu yerdagi kuchlanish oʻqi keyingi Li–S tugmasimon elementning Li⁺/Li ga nisbatan katod kuchlanishi bilan bir xil maʼnoda emas.

Manbaning 5-rasmida ONCF NCF ga nisbatan kuchliroq va yaqqolroq oksidlanish–qaytarilish toklarini koʻrsatadi; NCF javoblari kengroq va zaifroq, yalangʻoch uglerod mato hissasi esa cheklanganroq. Nyquist tasviridagi kichikroq yoy ONCF uchun pastroq fazalararo qarshilik talqinini qoʻllab-quvvatlaydi. Nyquist grafigida gorizontal oʻq impedansning haqiqiy, vertikal oʻq esa ishorasi oʻzgartirilgan mavhum komponentini koʻrsatadi; bitta yoy diametri elementning barcha tarkibiy qismlarini alohida oʻlchamaydi.

Bu natijalar polisulfidlar bilan taʼsirlashuvchi, kirish mumkin boʻlgan va elektr jihatdan bogʻlangan sirtlar ONCF da samaraliroq ishlashini qoʻllab-quvvatlaydi. Ammo manba ekvivalent zanjir moslashtirishidan sonli zaryad uzatish qarshiligi, almashinish toki yoki har bir markazdagi aylanish tezligini bermaydi. CV choʻqqi toki ortishini faqat bitta kimyoviy bogʻning katalitik taʼsiriga bogʻlash ham yetarli emas; kirish mumkin boʻlgan sirt maydoni va gʻovaklardagi tashilish shu oʻlchovga hissa qoʻshadi.

7. Oltingugurt yuklamasi va TGA dagi ikki massa yoʻqolishi

Asosiy matnda S@ONCF uchun oltingugurt miqdori massa boʻyicha %67.0, S@NCF uchun %65.9 deb bildirilgan. Qoʻshimcha S10-rasmdagi termogravimetrik egri chiziqlar bu jami miqdorni qanday oʻqish kerakligi jihatidan muhim. S@NCF da asosiy massa yoʻqolishi %61.2 va yuqoriroq haroratdagi qoʻshimcha yoʻqolish %4.7; S@ONCF da esa mos ravishda %62.2 va %4.8 deb belgilangan. Ikki bosqich qoʻshilganda asosiy matndagi %65.9 va %67.0 qiymatlar olinadi.

Demak, asosiy matn va rasm oʻrtasida bevosita qoʻshish xatosi yoʻq. Ochiq qolgan jihat yuqori haroratdagi ikkinchi yoʻqolish qaysi kimyoviy hissalardan iboratligi va oltingugurt miqdoriga qanday tayinlanganining yetarlicha tafsilotlanmaganidir. Bu noaniqlik sigʻim qaysi oltingugurt massasiga boʻlinishiga taʼsir qilishi mumkinligi uchun ahamiyatli. Bu yerda mualliflar bildirgan oltingugurt ulushlari saqlangan, faqat asosiy yoʻqolish bosqichi yordamida yangi solishtirma sigʻim seriyasi hisoblanmagan.

Qoʻshimcha S11-rasmda oltingugurt yuklangan ONCF tartibsiz nazoratning koʻproq toʻplangan koʻrinishiga nisbatan ochiqroq va karkasga mos taqsimotni koʻrsatadi. Bu oltingugurt tashuvchi bilan tartibliroq kontaktda ekanligi talqiniga hissa qoʻshadi. Biroq SEM tasvirining oʻzi butun elektrod hajmidagi oltingugurt taqsimotini miqdoriy xaritalamaydi; sirt koʻrinishi va umumiy yuklama miqdori turli oʻlchovlardir.

8. Tugmasimon elementlarni tayyorlash va taqqoslash sharoitlari

Katod suspenziyasi S@ONCF yoki S@NCF kompoziti, Ketjenblack EC300J oʻtkazuvchi uglerod va poli(viniliden ftorid-ko-geksaftorpropilen) (PVDF-HFP) bogʻlovchisi bilan massa boʻyicha 80:10:10 nisbatda NMP ichida tayyorlangan. Bu yerdagi %80 oltingugurt va tashuvchi birga mavjud kompozitning suspenziyadagi qattiq tarkibiy qism ulushidir; elektrod %80 sof oltingugurt tutishini anglatmaydi. Suspenziya 20 µm qalinlikdagi alyuminiy folgaga surtilgan, 80 °C da 12 soat vakuumda quritilgan, 90 °C da kalandrlangan va 12 mm diametrli disklarga kesilgan.

Taxminan 1.5–2.0 mg cm⁻² oltingugurt yuklamali katodlar argon muhitida CR2032 elementlarga joylangan. Litiy metall qarshi/taqqoslash elektrodi diametri 15.8 mm. Separator sifatida Celgard 2400 polipropilen ishlatilgan. Elektrolit DME/DOL hajm nisbati 1:1 aralashmada 1 M LiTFSI va 0.2 M LiNO₃ tutadi. Elektrolit/oltingugurt nisbati (E/S) har 1 mg oltingugurtga 10 µL deb berilgan. Bu miqdor tashuvchi sinalgan suyuqlik kirish sharoitining bir qismidir.

Tugmasimon element CV oʻlchovlari 1.7–2.8 V orasida, Li⁺/Li ga nisbatan va 0.05 mV s⁻¹ skanerlash tezligida bajarilgan. EIS sharoitlari 10 mV amplituda va 100 kHz–0.01 Hz chastota oraligʻidir. Maqsadli tokdagi sikl tajribalaridan oldin 0.1 A g⁻¹ da uch dastlabki sikl oʻtkazilgan. Manbadagi barcha solishtirma toklar va sigʻimlar oltingugurt massasiga nisbatan normallashtirilgan. Har bir grafikdagi boshlangʻich etalonning dastlabki sikllar bilan aloqasi alohida tafsilotlanmagani uchun bildirilgan boshlangʻich va saqlanish qiymatlari oʻz tajriba kontekstida qoldirilgan.

Oltingugurt massasiga nisbatan sigʻim batareyaning energiya zichligimi?

Oltingugurt massasiga nisbatan sigʻim element bergan elektr zaryadini faqat oltingugurt miqdoriga boʻlish orqali olinadigan mAh g⁻¹ qiymatidir; tayyor batareyaning energiya zichligini bermaydi. Element darajasidagi energiya zichligi uchun ish kuchlanishi bilan birga litiy, elektrolit, uglerod tashuvchi, bogʻlovchi, tok kollektori, separator va qadoq massasi yoki hajmi ham hisobga olinishi kerak. Ushbu tadqiqot oltingugurt asosidagi sigʻim natijalarini bildirgani sababli qiymatlarni bevosita Wh kg⁻¹ yoki Wh L⁻¹ sifatida taqdim etib boʻlmaydi.

Solishtirma sigʻim va maydoniy sigʻim ham turli savollarga javob beradi. Solishtirma sigʻim bir birlik oltingugurt massasidan qancha zaryad olish mumkinligini, maydoniy sigʻim esa bir birlik elektrod maydoni qancha zaryad tutishini koʻrsatadi. Maydoniy yuklama oshganda ionlar yetib borishi kerak boʻlgan faol modda miqdori ham oshadi. Shu sababli past yuklamali tugmasimon element natijasi va yuqoriroq yuklamali paketli element natijasini faqat mAh g⁻¹ ustuniga qarab bir xil sharoitdek tartiblash mumkin emas.

Manbada markaziy matematik model yoki raqamlangan tenglama yoʻq. Bu yerdagi normallashtirish izohlari oʻrgatuvchi taʼriflardir. Masalan, mAh g⁻¹ dagi sigʻim g cm⁻² dagi oltingugurt maydoniy yuklamasiga koʻpaytirilsa, mAh cm⁻² dagi maydoniy sigʻim olinadi. Yuklama mg cm⁻² da berilsa, avval gramm birligiga oʻtkaziladi. Sigʻim saqlanishi esa oxirgi sigʻimning oʻsha tajribada tanlangan boshlangʻich sigʻimga nisbatidir; boshqa tajribaning yuqoriroq boshlangʻich qiymatini bu nisbatga koʻchirmaslik kerak.

9. Dastlabki redoks reaksiyalari va 200 siklli bevosita taqqoslash

Manbaning 6a-rasmida qaytarilish choʻqqilari taxminan 2.33 va 2.07 V atrofida koʻrinadi. Bu ikki bosqich oltingugurtning eruvchan polisulfidlarga, soʻng kamroq oltingugurtli turlarga/Li₂S hosil boʻlishiga olib boruvchi aylanish ketma-ketligi bilan bogʻlanadi. Oksidlanish reaksiyalari taxminan 2.30–2.37 V oraligʻida baholanadi. ONCF ning yaqqolroq choʻqqilari va pastroq qutblanish moyilligi simmetrik element natijalari bilan birga qulayroq oltingugurt redoks xulqini qoʻllab-quvvatlaydi. Bu taxminiy kuchlanishlar har bir tok va sikl uchun oʻzgarmas reaksiya chegaralari emas.

Dastlabki EIS oʻlchovlarida omik hudud kesishmalari bir-biriga yaqin, ammo S@ONCF yarim doirasi kichikroq. Bu kuzatuv ikki elementning yuqori chastotali ketma-ket hissalari oʻxshash boʻlsa ham, fazalararo xulqi farqlanishi mumkinligini koʻrsatadi. Manbada sonli qarshilik jadvali yoki moslashtirilgan ekvivalent zanjir berilmagani uchun grafikdan aniq zaryad uzatish qarshiligi yoki litiy ion diffuziya koeffitsiyenti chiqarilmagan.

Bu sinovda S@ONCF ham 200-sikl sigʻimi, ham sigʻim saqlanishi boʻyicha nazoratdan yuqori. Manbada kulon samaradorligi taxminan %100 koʻrsatilgan. Kulon samaradorligi bir siklda olingan va berilgan zaryad munosabatini bildiradi; boshlangʻich sigʻim sikllar davomida oʻzgarmasligini koʻrsatmaydi. Element pastroq sigʻimda zaryadlanib, oʻxshash zaryadni qaytarishi mumkin. Shu sababli taxminan %100 kulon samaradorligi va %80.4 sigʻim saqlanishi bir tajribada birga mavjud boʻlishi mumkin.

Qoʻshimcha S12-rasmda 1, 50, 100, 150 va 200-sikllarga tegishli doimiy tokli zaryadlash–zaryadsizlanish egri chiziqlari taqqoslanadi. Ularda gorizontal oʻq solishtirma sigʻimni, vertikal oʻq kuchlanishni koʻrsatadi. Zaryadsizlanish platolari uzunligi tegishli aylanish bosqichlarining sigʻimga hissasi bilan, zaryadlash va zaryadsizlanish orasidagi kuchlanish farqi esa qutblanish bilan bogʻliq. S@ONCF ning yaxshiroq saqlangan profillari sigʻim grafigini shakliy jihatdan qoʻllab-quvvatlaydi. Ammo asl egri chiziqlarning sonli nuqtalari berilmagani uchun barcha platolar bu yerda qayta hosil qilinmagan.

10. Tok oshganda qancha sigʻim saqlanadi?

Tezlik sinovida tok ketma-ket 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 va 3.0 A g⁻¹ qiymatlariga oshirilgan. Tok ortganda bir xil zaryad miqdori qisqaroq vaqtda uzatilishi kerak; shu sababli ion kirishi, elektron bogʻlanish va redoks aylanishi talabchanroq sharoitda birgalikda sinaladi. Manbaning S@ONCF uchun aniq bergan qiymatlari quyida.

Eng yuqori bildirilgan tokda sigʻimning 931.8 mAh g⁻¹ darajasida qolishi bu sinovda oltingugurtning muhim qismi tezroq ishlashda ham ishlatilishi mumkinligini koʻrsatadi. Tok yana 0.2 A g⁻¹ ga tushirilganda sigʻimning kuchli tiklanishi bildirilgan. Ammo asosiy matn qaytish bosqichi uchun aniq son bermagani sababli grafik koʻrinishidan yangi aniq qiymat yaratilmagan. NCF barcha tezlik bosqichlarida pastroq sigʻim koʻrsatadi; uning besh bosqichdagi sonli qiymatlari ham matnda alohida berilmagan.

Tezlik sinovining 0.2 A g⁻¹ nuqtasidagi 1359.2 mAh g⁻¹ qiymati va 200 siklli sinovning 1269.7 mAh g⁻¹ boshlanishi turli tajriba seriyalariga tegishli. Ikki sonni bir egri chiziqning ketma-ket nuqtalari yoki bitta boshlangʻich oʻlchovning ikki yozilishi sifatida birlashtirmaslik kerak. Qoʻshimcha S13-rasm tezlik bosqichlaridagi zaryadlash–zaryadsizlanish profillari orqali yuqori tokda platolar va qutblanish qanday oʻzgarishini toʻldiradi.

11. Uzoq siklik chidamlilik: uch tok, uch alohida tajriba

Uzoq muddatli chidamlilik 0.5, 1.0 va 2.0 A g⁻¹ toklarida alohida tajribalarda oʻrganilgan. Sikl soni va tok bir vaqtda oʻzgargani uchun bu natijalarni bitta element toki oshirilib, uzluksiz davom ettirilgan yozuv sifatida oʻqimaslik kerak. Har bir saqlanish nisbati tegishli seriyaning oʻz boshlanishiga taalluqli.

Manbada 2.0 A g⁻¹ tajribasida har sikldagi oʻrtacha sigʻim kamayishi taxminan %0.0364 deb bildirilgan. Faqat yaxlitlangan %72.9 saqlanish va 750 sikl soni yordamida oddiy oʻrtacha hisob taxminan %0.0361 beradi. Bu kichik farqni qayta olish uchun ishlatilgan boshlanish, sikl oraligʻi va yaxlitlanmagan maʼlumotlar kerak. Bu yerda mualliflarning %0.0364 qiymati saqlanib, u har siklda bir xil yoʻqolish yuz berishini koʻrsatuvchi oʻzgarmas buzilish qonuni emasligi izohlangan.

Qoʻshimcha S14-rasm uzoq sikl seriyalarining tanlangan zaryadlash–zaryadsizlanish profillarini beradi. Sigʻim saqlanishi va profil shaklini birga baholash faqat oxirgi nuqtaga qarashdan koʻproq maʼlumot beradi: elektrodning aylanish bosqichlari va qutblanish moyilligi ham kuzatiladi. Biroq tadqiqot mustaqil element takrorlari soni, elementlararo taqsimot yoki ishonch oraliqlarini aniq bildirmagani uchun berilgan sonlar barcha ishlab chiqarish partiyalarini ifodalovchi statistik xizmat muddati taqsimoti emas.

12. Sikllardan keyin katod sirti qanday oʻzgaradi?

Manbaning 7-rasmidagi sikldan keyingi XPS 0.2 A g⁻¹ tokda 100 sikldan oʻtgan va 1.7 V gacha zaryadsizlangan katodlarga tegishli. Bu namuna holati dastlabki tashuvchi XPS idan farq qiladi. Tekshiruv katod–elektrolit oraliq fazasi (CEI) deb ataladigan sirt qatlami hosil boʻlishini hamda oltingugurt, ftor, kobalt va azotga bogʻliq signallar oʻzgarishini baholaydi.

Zaryadsizlangan katodda sirtni qoplovchi CEI ostidagi oltingugurt turlarining XPS signalini susaytirishi mumkin. Namuna chiqarish va chayish jarayonlari ham eruvchan turlarning koʻrinishini oʻzgartirishi mumkin. Shu sababli “XPS da yaqqol Li₂S koʻrinmadi” kuzatuvidan “batareya Li₂S hosil qilmasdan ishladi” degan xulosa chiqarib boʻlmaydi. Sirt spektroskopiyasining kimyoviy tanlovchanligi oʻlchov butun faol moddadan namuna olmasligi bilan birga hisobga olinishi kerak.

Qoʻshimcha S15-rasmda sikldan keyingi EIS taqqoslashi 100 sikldan soʻng kichikroq ikki yoyli javob bilan baholanadi. Mualliflar buni elektrod faollashuvi va sirt plyonkasiga bogʻliq fazalararo oʻzgarishlar bilan muhokama qiladi. Ekvivalent zanjir moslashtirishi va har bir yoy uchun aniq sonli qarshilik berilmagani sababli ikki yoyni muayyan qatlamlarga bahssiz taqsimlab boʻlmaydi. Dastlabki va sikldan keyingi impedans bir materialning turli sirt holatlarini koʻrsatadi.

Qoʻshimcha S16-rasmdagi SEM tasvirlarida ONCF ning gʻovak tuzilmasi kuzatilgan hududlarda ajralib turadi. Bu natija karkasning aylanish davomida chidamliligini qoʻllab-quvvatlaydi. Biroq cheklangan maydon tasvirlaridan butun elektrodning uch oʻlchamli gʻovak hajmi oʻzgarmagani yoki hech qanday yoriq yoʻqligi xulosasiga kelinmagan. LiF tutuvchi CEI, saqlangan gʻovak koʻrinishi va uzoq sikl sigʻimi bir izoh doirasida mos keladi; har biri umrni qancha oshirgani alohida tajribada oʻlchanmagan.

Paketli element natijasi bu katod tijoriy foydalanishga tayyorligini koʻrsatadimi?

Paketli element natijasi S@ONCF katodi kattaroq elektrod maydonida va taxminan 4.0 mg cm⁻² oltingugurt yuklamasida ishlashini koʻrsatadi; tijoriy foydalanish uchun tugallangan tasdiqlash emas. Tajribada taxminan 500 µm qalinlikdagi litiy metall ishlatilgan, paketli elementga xos elektrolit/oltingugurt nisbati aniq berilmagan va umumiy element energiya zichligi bildirilmagan. Shu sababli 300 siklli natija koʻrsatilgan laboratoriya qurilmasi chidamliligining dalili sifatida baholanishi kerak.

13. Paketli elementning sigʻimi va maydoniy yuklamasi

Paketli element katodi oʻlchamlari 4.7 × 6.7 cm², oltingugurt maydoniy yuklamasi taxminan 4.0 mg cm⁻² deb berilgan. Bir sikl davomida 50 mA g⁻¹ tokda faollashtirilgan, soʻng 1.7–2.8 V oraligʻida 200 mA g⁻¹, yaʼni 0.2 A g⁻¹ tok bilan sikllar davom ettirilgan. Bu sinov tugmasimon elementlardagi 1.5–2.0 mg cm⁻² yuklamadan yuqoriroq maydoniy yuklamani oʻz ichiga oladi; boshlangʻich ishlov ham boshqacha.

Maydoniy va solishtirma sigʻim orasidagi bogʻliqlik bu natijada koʻrinadi: 4.0 mg cm⁻², 0.0040 g cm⁻² ga teng. Manbadagi solishtirma sigʻim qiymatlari bu yuklama bilan bogʻlanganda taxminan 3.0 va 2.2 mAh cm⁻² maydoniy sigʻimlarga mos keladi. Bu izoh yangi element sinovi emas; manbaning bir xil natijalarni ikki xil normallashtirishda berishini tushunarli qiladi.

8-rasm paketli element qizil LED ni ham atrof yorugʻligida, ham qorongʻida ishlatishini ham koʻrsatadi. LED namoyishi yigʻilgan element elektr bera olishini koʻrsatuvchi vizual funksional misoldir. LED quvvati, ishlash vaqti va butun element massasi bilan belgilangan energiya oʻlchovi berilmagani sababli fotosuratlarni solishtirma energiya yoki tijoriy qurilma ishlash vaqti qiyosi sifatida ishlatib boʻlmaydi.

Qalin litiy metall va ochiqlanmagan paketli element E/S qiymati bu bosqichning amaliy chegaralarini baholashda hal qiluvchi. Tugmasimon element uchun berilgan 10 µL mg⁻¹ nisbat izohsiz paketli elementga koʻchirilmagan. Kam elektrolit miqdori, cheklangan ortiqcha litiy, umumiy element massasi, keng harorat oraligʻi, gaz hosil boʻlishi yoki xavfsizlik xulqi bu maʼlumotlar toʻplami bilan tasdiqlanmagan. Natija ushbu sharoitlarni kelajakda sinashni mazmunli qiladigan katod arxitekturasi namoyishidir.

14. Natijalarning birgalikdagi maʼnosi va izohlanmagan hissalar

Manbada taklif etilgan izoh tartibli gʻovaklar va nanonaycha qobigʻi reaksiya hududlarini kirish mumkin va elektr jihatdan bogʻlangan holda saqlashidir. Azot/kobalt tutuvchi sirtlar polisulfidlarning bu hududlar bilan taʼsirlashishi va aylanishini qoʻllab-quvvatlaydi. Simmetrik elementlarda kuchaygan redoks javobi, tugmasimon elementlarda yaxshiroq tezlik xulqi va sikldan keyingi gʻovak koʻrinishi bu izohga mos keladi. Tuzilma, sirt va element maʼlumotlari bir yoʻnalishda boʻlgani uchun xulosa bitta mikroskop tasviriga yoki faqat bitta oxirgi sigʻim qiymatiga asoslanmaydi.

Biroq tartibli gʻovaklar, nanonaycha zichligi, azot bogʻ muhitlari va kobalt sirt kimyosi taʼsirlari tajribada toʻliq ajratilmagan. Kobaltsiz, nanonaychasiz yoki bir xil sirt kimyosini saqlab, faqat tartibni oʻzgartiradigan mustaqil nazorat seriyalari taqdim etilmagan. Shu sababli, masalan, “yaxshilanishning muayyan foizi faqat Co–N markazlaridan keladi” deb boʻlmaydi. Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosa tayyorlangan birlashgan ONCF tashuvchisi ishlatilgan NCF nazoratidan yaxshiroq ishlashidir.

Xuddi shuningdek, manba bevosita elektr oʻtkazuvchanlik, sonli gʻovak egri-bugriligi, litiy ion diffuziya koeffitsiyenti, mustaqil adsorbsiya sigʻimi yoki nazariy bogʻlanish energiyasi hisoblarini bermaydi. Bu xususiyatlar mexanizm muhokamasini yoʻnaltiruvchi tushunchalar; tadqiqotda oʻlchangan sonlar sifatida qoʻshilmagan. Sikl natijalarida xato chiziqlari, aniq mustaqil element sonlari va ishonch oraliqlari yoʻqligi ham ishlab chiqarishlararo takrorlanuvchanlikni miqdoriy baholashni cheklaydi.

Tadqiqotning oʻrgatuvchi xulosasi oltingugurt tashuvchisida mahalliy kimyoviy oʻzaro taʼsir, gʻovaklarga kirish va elektron bogʻlanishlar birgalikda loyihalanishi kerakligidir. Karkas tartibi faqat eng katta gʻovak hajmiga ega boʻlishga teng emas; yuqori sigʻim butun element yuqori energiya zichligiga ega ekanini oʻz-oʻzidan koʻrsatmaydi. Keltirilgan maʼlumotlar nanonaycha qobiqli tartibli uglerod arxitekturasi laboratoriya sharoitida chidamli Li–S katodlari uchun kuchli nomzod ekanini qoʻllab-quvvatlaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot va mualliflar

Toʻliq asl sarlavha: A CNT-Sheathed 3D-Ordered N-Doped Carbon Framework Enabling Accelerated Polysulfide Conversion for Durable Li–S Batteries.

Asl mualliflar tartibi: Manh Cuong Nguyen¹˒², Thi Huyen Nguyen¹, Zhifan Wang¹ va Jaekyun Kim¹˒². Masʼul muallif Jaekyun Kim; manbada aloqa manzili jaekyunkim@hanyang.ac.kr deb berilgan. Teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti aniqlanmagan.

Manba versiyasi: Yuklangan 70 sahifali “muhendislik (109).pdf” faylining asosiy matn sahifalarida “Preprint not peer reviewed” yozuvi bor. Ushbu turkcha maqola taqrizdan oʻtmagan deb belgilangan shu preprint maʼlumotlariga asoslanadi. PDF da koʻrsatilgan qayd havolasi SSRN 6945788 dir. Rasmiy qayd sahifasiga kirish va mustaqil bibliografik moslashtirish tugallanmagani sababli nashr sanasi, DOI, jurnal nomi va keyinroq nashr etilgan boʻlishi mumkin boʻlgan versiyalar tasdiqlanmagan. PDF fayl xususiyatlaridagi yaratish yoki oʻzgartirish sanalari nashr sanasi oʻrnida ishlatilmagan.

Litsenziya: Yuklangan faylda aniq qayta foydalanish litsenziyasi yoʻq. Asl SEM, TEM, XPS va boshqa rasm tasvirlari ushbu maqolaga koʻchirilmagan. Uch grafik asosiy matnda aniq bildirilgan sonlardan yangi chizmalar sifatida tayyorlangan; ishlab chiqarish oqimi esa manba usuliga asoslangan konseptual sxema sifatida berilgan. Manba tadqiqot maʼlumotlari va muallifga havola saqlangan.

Oʻrganilgan qamrov va rasmlarni kuzatib topish

PDF ning 70 sahifasi oʻrganilgan. Dastlabki 45 sahifa asosiy matn, adabiyotlar va asosiy rasmlarni; oxirgi 25 sahifa asosiy rasmlarning katta nusxalari va qoʻshimcha S1–S17-rasmlarni oʻz ichiga oladi. Matn ajratish rasmlarni vizual tekshirish bilan birga qoʻllangan. Quyidagi moslashtirish tasvirlarning maqoladagi ilmiy izohlarini manba ichida topishni osonlashtiradi. Sahifalar PDF sahifa ketma-ketligini koʻrsatadi.

Asosiy matnda havola qilingan S1–S4-jadvallar yuklangan faylda yoʻq; PDF ichida alohida biriktirilgan qoʻshimcha fayl ham yoʻq. Bu jadvallarga havola bilan asosiy matnda aniq yozilgan sirt maydoni, gʻovak hajmi va XPS ulushlari keltirilgan. Kirish imkoni boʻlmagan toʻliq jadval kataklari, barcha Co komponent nisbatlari yoki S4 dagi adabiyot qiyosi toʻldirilmagan. Shu sababli tadqiqotning boshqa tashuvchilar orasidagi qatʼiy samaradorlik oʻrni bu yetishmayotgan jadval asosida eʼlon qilinmaydi.

Sonli qayta chizmalar faqat bildirilgan nuqtalar va jadval qiymatlariga asoslanadi. CV, EIS, TGA, XPS va zaryadlash–zaryadsizlanish egri chiziqlarining xom sonli maʼlumotlari ulashilmagani uchun oraliq nuqtalar, xato oraliqlari yoki moslashtirish parametrlari yaratilmagan. TGA ning ikki yoʻqolish bosqichi va umumiy miqdor munosabati, har sikldagi kamayish nisbatining yaxlitlash chegarasi va S1 masshtab yorligʻi tegishli boʻlimlarda aniq koʻrsatilgan. Ilmiy natijalarga tashqi manbalardan yangi tajriba natijasi qoʻshilmagan.

Hissa, qoʻllab-quvvatlash va maʼlumot bayonotlari

Moliyalashtirish va minnatdorchilik: Manba Koreya Taʼlim vazirligi moliyalashtirgan Korea Basic Science Institute (National Research Facilities and Equipment Center) yordamini 2021R1A6C101A405 va RS-2025-00573574 loyiha raqamlari bilan bildiradi. Hanyang University ERICA tarkibidagi Next Generation Display Research Core Facility ga SEM S4700 dan foydalanish yordami uchun minnatdorchilik bildirilgan.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar tadqiqotga taʼsir qilishi mumkin boʻlgan maʼlum raqobatlashuvchi moliyaviy manfaatlari yoki shaxsiy aloqalari yoʻqligini bildiradi.

Maʼlumotga kirish: Maʼlumotlar soʻrov asosida berilishi aytilgan. Yuklangan manbada havolali ochiq xom maʼlumot ombori berilmagan. Ushbu turkcha matndagi qayta chizma maʼlumotlari manba aniq bildirgan sonlarni tartiblaydi; tadqiqotning ulashilmagan xom oʻlchov fayllari oʻrnini bosmaydi.

Turkcha tayyorlash usuli: Bu matn Verianla uchun manba tadqiqotning muammosi, sintezi, tavsiflanishi, element tuzilishi, natijalari va talqin chegaralarini oʻrgatuvchi tuzilmada qayta bayon qiladi. Jadval va grafik raqamlari ushbu turkcha maqolaga tegishli; “manba rasmi” va “qoʻshimcha rasm” iboralari asl PDF ni bildiradi. Sonlarda oʻnlik nuqta, ilmiy birliklar va namuna kodlari izchil saqlangan.