Akademik tadqiqotlar, tushunarli til

Verianla | O‘zbekcha akademik tadqiqotlar va ilm-fan

27 Sentabr 2026, Yakshanba
VERİANLAMustaqil ilmiy nashriyot
Menyuni ochish yoki yopish
...
Bosh sahifa / Amaliy fanlar / Muhandislik / Yuqori Quvvatli Li/CFx Birlamchi Batareyalar uchun Yaxshilangan Interfeys O‘tkazuvchanligiga Ega Fullerol bilan Modifikatsiyalangan CFx Kompozit Katod
Muhandislik

Yuqori Quvvatli Li/CFx Birlamchi Batareyalar uchun Yaxshilangan Interfeys O‘tkazuvchanligiga Ega Fullerol bilan Modifikatsiyalangan CFx Kompozit Katod

Tadqiqot juda yuqori nazariy energiya zichligiga ega bo‘lishiga qaramay, zaif elektron o‘tkazuvchanligi va sekin Li+ tashish kinetikasi sababli yuqori quvvatli qo‘llanmalarda cheklangan ftorlangan uglerod (CFx)ni C60(OH)n fullerol bilan buzilmas interfeys muhandisligi orqali takomillashtiradi.

14/08/2026  Veri Anla 19 marta ko‘rildi
Yuqori Quvvatli Li/CFx Birlamchi Batareyalar uchun Yaxshilangan Interfeys O‘tkazuvchanligiga Ega Fullerol bilan Modifikatsiyalangan CFx Kompozit Katod

Tadqiqot juda yuqori nazariy energiya zichligiga ega bo‘lishiga qaramay, zaif elektron o‘tkazuvchanligi va sekin Li+ tashish kinetikasi sababli yuqori quvvatli qo‘llanmalarda cheklangan ftorlangan uglerod (CFx)ni C60(OH)n fullerol bilan buzilmas interfeys muhandisligi yondashuvi orqali takomillashtiradi. C60(OH)n molekulalari ultratovush yordamidagi ishlov bilan vodorod bog‘lari orqali CFx yuzasiga biriktirilgan; maqsad faol C-F skeletini bevosita parchalamasdan elektron transferi va Li+ tashilishini osonlashtirishdir. Eng muvaffaqiyatli tarkib bo‘lgan CFx-1 7 C da 661,22 mAh·g−1 maxsus sig‘im ta’minlagan va 20 C kabi yuqori razryad tezligida ham 277,09 mAh·g−1 sig‘im bergan. 10 C da xom CFx bilan taqqoslaganda maxsus sig‘imning oshishi %14, maxsus energiyaning oshishi esa %60 deb hisobot qilingan. Tadqiqotning xulosa bo‘limida kompozit uchun 20 C yuqori razryad qobiliyati va 28.273 W·kg−1 quvvat zichligi ko‘rsatilgan. Biroq natijalar CR2032 laboratoriya turidagi tugmacha hujayralarda olingan; yirik hujayra, uzoq muddat saqlash, xavfsizlik yoki tijorat miqyosidagi ishlash ushbu tajribalar bilan tasdiqlanmagan.

Tajribaviy tavsiflash va zichlik funksional nazariyasi (Density Functional Theory, DFT) hisoblari birgalikda baholanganda, fullerol modifikatsiyasi faqat fizik qoplama hosil qilmaydi; CFx bilan C60(OH)n orasida interfeys zaryadining qayta taqsimlanishi yuz beradi, deb taklif qilinadi. XPS natijalarida C=C miqdori %11,71 dan %15,60 gacha, yarim ionli C-F ulushi esa %3,13 dan %3,53 gacha oshgan. DFT hisoblarida Fermi sathi atrofidagi elektron holatlar ko‘paygani va tasmalar oralig‘i toraygani ko‘rinadi. Tadqiqotchilar bu natijalarni CFx ning elektron o‘tkazuvchanligi va elektrokimyoviy reaksiya kinetikasi yaxshilanishi bilan bog‘laydilar.

Turkiya nuqtai nazaridan ahamiyati: Tadqiqot Turkiyada o‘tkazilmagan va olingan CR2032 hujayra natijalari Turkiyadagi biror real batareya tizimiga bevosita ko‘chirilmasligi kerak. Shunga qaramay, yuqori quvvat talab qiladigan Li/CFx birlamchi batareya tadqiqotlarida faol ftor miqdorini sezilarli darajada sarflamasdan interfeys o‘tkazuvchanligini yaxshilash yondashuvi mahalliy batareya va maxsus quvvat manbai Ar-Ge ishlarida tasdiqlanishi mumkin bo‘lgan material dizayni usulini taqdim etadi. Bunday moslashtirishda hujayra o‘lchami, elektrolit, CFx xomashyosi, fullerol tozaligi va tarqalishi, elektrod ishlab chiqarish jarayoni, harorat oralig‘i, xavfsizlik va saqlash muddati alohida sinovdan o‘tkazilishi kerak.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Li/CFx birlamchi batareyalarning asosiy afzalligi yuqori energiya zichligidir. Tadqiqotda CFx ning nazariy maxsus sig‘imi 865 mAh·g−1, nazariy energiya zichligi esa 2180 Wh·kg−1 deb berilgan. Bunga qarshi ravishda ftorlangan uglerod ichidagi kuchli kovalent C-F bog‘lari CFx ni elektr jihatdan ancha izolyatsion qiladi. Bu holat kuchlanish kechikishi, amaliy sig‘imning kamayishi va ayniqsa yuqori razryad tezliklarida quvvat ko‘rsatkichlarining cheklanishiga olib keladi.

CFx ning yuqori tezlikdagi ishlashini yaxshilash uchun sirt defluorlanishi, plazma, nurlanish yoki kimyoviy ishlovlardan foydalanish mumkin. Biroq tadqiqotning boshlang‘ich nuqtasiga ko‘ra, bu usullarning ayrimlari o‘tkazuvchanlikni oshirar ekan, faol C-F bog‘larini parchalashi va shu tariqa CFx ning yuqori sig‘imining bir qismini yo‘qotishga olib kelishi mumkin.

Shu sabab ushbu ishning asosiy tadqiqot savoli quyidagicha: CFx ning yuqori energiya beruvchi ftoruglerod skeleti imkon qadar saqlangan holda interfeys elektron o‘tkazuvchanligi va Li+ kinetikasi yaxshilanishi mumkinmi?

Nega fullerol tanlandi?

C60(OH)n gidroksil guruhlarini tashuvchi nol o‘lchamli C60 hosilasidir. Ishlatilgan tijorat fullerolida n qiymati 16–22 oralig‘ida. Molekuladagi ko‘plab gidroksil guruhlari CFx yuzasidagi ftor tutuvchi hududlar bilan vodorod bog‘lari hosil qilishi mumkin, uglerod karkasi esa elektron o‘zaro ta’sir uchun funksional interfeys hosil qilishi mumkin.

Tadqiqotchilar taklif qilgan mexanizmda C60(OH)n C-F skeletini bevosita uzish o‘rniga CFx yuzasiga nokovalent tarzda birikadi. Shu tariqa uchta bir-birini to‘ldiruvchi ta’sir maqsad qilinadi:

  • CFx zarrachalari orasida uzluksizroq elektron o‘tkazuvchan yo‘llar hosil qilish,
  • gidroksil guruhlari orqali elektrolit namlanishini yaxshilab Li+ tashilishini qo‘llab-quvvatlash,
  • interfeys zaryad transferi orqali C-F bog‘larining elektron muhitini reaktivroq xususiyat tomon sozlash.

Kompozit material qanday tayyorlandi?

C60(OH)n (n=16–22; manbada o‘rtacha gidroksil qiymati 26 mg KOH·g−1 deb berilgan) 80 mL N,N-dimetilformamid (DMF) ichida kuchli aralashtirish orqali eritilgan. Tijorat CFx alohida ravishda DMF ichida 1000 W quvvatli ultratovushli gomogenizator yordamida 2 soat dispersiya qilingan. Aralashma sentrifugalangach qattiq faza olingan, %95 etanol bilan yuvilgan va 60 °C da vakuum ostida quritilgan.

CFx:C60(OH)n massa nisbati o‘zgartirilib uchta kompozit tayyorlangan:

NamunaCFx : C60(OH)n massa nisbati
CFx-0.5100 : 0,5
CFx-1100 : 1
CFx-3100 : 3

Verianla Live: Fullerol–CFx kompozitini tayyorlash oqimi

Ushbu jarayon namoyishi ishning tajriba bo‘limi va 1(a)-rasmdagi haqiqiy ishlab chiqarish ketma-ketligiga asoslangan. Manbada bo‘lmagan qo‘shimcha ishlov bosqichi yoki vaqt ishlab chiqilmagan.

BosqichIzohManba
1. Fullerol eritmasini tayyorlashC60(OH)n 80 mL DMF ichida kuchli aralashtirish bilan eritiladi.2.1-bo‘lim va 1(a)-rasm
2. CFx ni ultratovush bilan dispersiya qilishCFx DMF ichida 1000 W ultratovushli gomogenizator bilan 2 soat dispersiya qilinadi.2.1-bo‘lim va 1(a)-rasm
3. Interfeys ankrajiC60(OH)n va CFx birlashtirilib, ultratovush yordamidagi sirt o‘zaro ta’siri hosil qilinadi.1(a-b)-rasm
4. Sentrifugalash va yuvishQattiq faza sentrifuga bilan ajratiladi va %95 etanol bilan yuviladi.2.1-bo‘lim
5. Vakuumda quritishKompozit 60 °C da vakuum quritgichda quritiladi.2.1-bo‘lim
 

1-rasm qaysi mexanizmni ko‘rsatadi?

1-rasmning ikkinchi qismi gidroksilga boy C60(OH)n ning CFx yuzasiga vodorod bog‘lari bilan birikishini va shundan keyin interfeysda elektron zichligi taqsimotining o‘zgarishini sxematik ko‘rsatadi. Xuddi shu rasm modifikatsiyalangan CFx katodining metall litiy anod bilan birga Li/CFx hujayrada qanday joylashishini ham tushuntiradi.

Bu sxema tajribada bevosita tasvirlangan elektron yo‘li emas; tadqiqotchilar spektroskopik tavsiflash va DFT hisoblari bilan qo‘llab-quvvatlagan mexanizm modelidir.

Kristall tuzilma va funksional guruhlar qanday o‘zgardi?

XRD natijalarida xom CFx va CFx-0.5, CFx-1 hamda CFx-3 namunalarining taxminan 12,6°, 26° va 41° atrofida mos ravishda (001), (002) va (100) akslanishlarini saqlab qolganligi ko‘rinadi. Bu natija fullerol qo‘shilgandan keyin CFx ning asosiy tuzilma xususiyatlari butunlay yo‘qolmaganini ko‘rsatadi.

C60(OH)n miqdori oshgani sari C-F bilan bog‘liq (001) cho‘qqining intensivligi odatda kamaygan, modifikatsiyalangan namunalarda esa (002) cho‘qqi pastroq difraksiya burchagiga siljiganligi hisobot qilingan. Tadqiqotchilar bu siljishni qatlamlararo masofaning ortishi bilan bog‘laydilar va buning Li+ yoki solvatlangan Li+ tashilishiga yordam berishi mumkinligini baholaydilar.

CFx-3 da (001) cho‘qqining CFx-1 ga nisbatan qayta oshish tendensiyasi muhim. Manba buni yuqori fullerol konsentratsiyasida molekulalar alohida dispersiyalanish o‘rniga o‘zaro agregatsiya hosil qilishi bilan bog‘laydi. Bu kuzatuv “ko‘proq fullerol har doim yaxshiroq” degan chiziqli bog‘lanish yo‘qligini ko‘rsatadi.

Vodorod bog‘ining spektroskopik dalili nima?

FT-IR o‘lchovlarida taxminan 1215 cm−1 dagi kuchli tasma kovalent C-F cho‘zilishiga tegishli deb topilgan. Taxminan 1088 cm−1 yarim ionli C-F, 1328 cm−1 perftorlangan C-F2/C-F3 va 1630 cm−1 aromatik C=C tebranishi bilan bog‘langan.

O-H cho‘zilish tasmalari xom CFx, CFx-0.5, CFx-1 va CFx-3 uchun mos ravishda taxminan 3452, 3438, 3437 va 3433 cm−1 qiymatlarida kuzatilgan. Modifikatsiya natijasidagi pastroq to‘lqin soniga siljish tadqiqotchilar tomonidan fullerolning gidroksil guruhlari bilan CFx yuzasidagi ftor turlari orasidagi vodorod bog‘i o‘zaro ta’sirining belgisi sifatida talqin qilingan.

XPS C-F bog‘larining elektron muhitida nimani ko‘rsatdi?

XPS ajratilishi CFx-1 namunada ayrim uglerod bog‘ turlarining ulushi o‘zgarganini ko‘rsatadi. Xom CFx da %11,71 bo‘lgan C=C komponenti CFx-1 da %15,60 gacha, yarim ionli C-F komponenti esa %3,13 dan %3,53 gacha oshgan. Bunga qarshi kovalent va perftorlangan C-F turlarining kamayish tendensiyasi ko‘rsatgani aytiladi.

O 1s tahlilida gidroksil kislorod komponenti %39,66 dan %53,43 gacha oshgan. Bu o‘zgarishlar fullerol sirtida mavjudligini va CFx ning kimyoviy interfeysini o‘zgartirganini qo‘llab-quvvatlaydi.

Bu yerda muhim talqin chegarasi bor: XPS ulushlaridagi o‘zgarishning o‘zi batareya ishlashidagi oshish faqat ma’lum bog‘ turidan kelib chiqqanini isbotlamaydi. Tadqiqotchilar XPS, FT-IR, elektrokimyoviy o‘lchovlar va DFT natijalarini birgalikda ishlatib interfeys mexanizmini taklif qiladilar.

HRTEM tasvirlari nimani ko‘rsatadi?

3-rasmda xom CFx va C60(OH)n ning tipik amorf xususiyat ko‘rsatishi aytiladi. CFx-1 tasvirlarida esa C60(OH)n nanozarrachalari CFx ning sirt va sirt osti hududlarida tarqalganligi kuzatiladi. Tadqiqotchilar bu tuzilmani qisqa masofali uglerod lamellalarini o‘z ichiga olgan geterogen modifikatsiya qatlami deb ta’riflaydilar.

Manba ichidagi izoh: 3-rasm izohida CFx-1 panellari “(g-f)” deb yozilgan. Tasvirning haqiqiy panel tartibi (g), (h) va (i). Ushbu tahririy nomuvofiqlik manbada qanday bo‘lsa, shunday qayd etilgan.

Elektrokimyoviy ishlashda optimal tarkib qaysi?

CFx-1 ishda o‘rganilgan uchta fullerol miqdori orasida eng muvozanatli yuqori tezlik ishlashini ko‘rsatgan. Xom CFx 0,01 C da 803,67 mAh·g−1 maxsus sig‘im va taxminan 2,66 V razryad platosi bergan; ammo razryad tezligi oshganda sig‘im va kuchlanish tez pasaygan.

7 C da modifikatsiyalangan katodlarning o‘lchangan maxsus sig‘imlari quyidagicha:

Verianla Live: 7 C da fullerol miqdorining maxsus sig‘imga ta’siri

Grafik faqat ishning natijalar matnida aniq berilgan uchta sig‘im qiymatidan foydalanadi. Xom CFx ning 7 C qiymati matnda aniq son sifatida berilmaganligi uchun bu jadvalga qo‘shilmagan.

KatodMaxsus sig‘im (mAh·g−1)ShartManba
CFx-0.5593,777 C razryad4-rasm va 3-bo‘lim
CFx-1661,227 C razryad4-rasm va 3-bo‘lim
CFx-3538,857 C razryad4-rasm va 3-bo‘lim
 

CFx-1 ning 661,22 mAh·g−1 qiymati ushbu uchta kompozit orasidagi eng yuqori 7 C sig‘imidir. CFx-0.5 va CFx-1 uchun sinovdan o‘tkazilgan maksimal razryad tezligi 20 C gacha yetgani, CFx-1 esa 20 C da 277,09 mAh·g−1 sig‘im bera olgani hisobot qilingan.

Nega CFx-3 yaxshiroq bo‘lmadi?

Fullerol miqdorini 100:3 nisbatgacha oshirish ishlashni yanada yaxshilamagan. Tadqiqotchilar ortiqcha C60(OH)n CFx yuzasida haddan tashqari qalin va kuchli o‘zaro bog‘langan amorf qoplama hosil qilishini; bu esa Li+ tashilishini to‘sishini va faol interfeysning bir qismini yaroqsiz holga keltirishini taklif qiladilar.

Bu natija interfeys modifikatsiyasiga optimal miqdor kerakligini ko‘rsatadi: juda kam fullerol yetarli o‘tkazuvchan tarmoq hosil qilmasa, juda yuqori miqdor yangi tashish to‘sig‘iga aylanishi mumkin.

Elektrokimyoviy impedans nimani ko‘rsatdi?

EIS Nyquist egri chiziqlaridagi yuqori chastotali yarim doira elektrod-elektrolit interfeysidagi zaryad transfer qarshiligi (Rct) bilan, past chastotali hududdagi Warburg dumi esa Li+ tashilishi bilan bog‘langan. CFx-1 o‘rganilgan namunalar orasida eng kichik Rct ni ko‘rsatgan.

Ishning xulosasida C60(OH)n–CFx kompozitining zaryad transfer qarshiligi xom CFx qiymatining %75 iga tushirilgani aytiladi. Bu ifoda “%75 kamayish” degani emas; manba natijani qiymat xom materialning %75 darajasiga tushgan tarzda beradi.

Razryad davom etgani sari xom CFx va CFx-1 ning Rct qiymatlari dastlab kamayishi reaksiya vaqtida hosil bo‘ladigan o‘tkazuvchan uglerod fazasining yangi elektron yo‘llar yaratishi bilan tushuntiriladi. Biroq razryad chuqurligi %80 dan oshganda CFx-1 qarshiligi yana ko‘tarila boshlagani hisobot qilingan. Manba buni izolyatsion LiF mahsulotlarining C60(OH)n–CFx interfeysida to‘planib, elektron va Li+ yo‘llarini to‘sishi bilan bog‘laydi.

Li+ diffuziyasi qanday baholandi?

Galvanostatik interval titrlash texnikasi (Galvanostatic Intermittent Titration Technique, GITT) o‘lchovlarida hujayralar 0,1 C da 20 daqiqa razryad qilingan va keyin 240 daqiqa ochiq zanjirda dam oldirilgan. 1,5–2,5 V potensial oralig‘ida xom CFx va uchta modifikatsiyalangan elektrod uchun Li+ diffuziya koeffitsiyentlari taxminan 10−10–10−7 cm²·s−1 oralig‘ida bo‘lgani ko‘rsatilgan.

Razryad potensiali pasaygani sari hisoblangan Li+ diffuziya koeffitsiyenti odatda oshgani kuzatilgan. Tadqiqotchilar bu xatti-harakatni razryad paytida CFx dan o‘tkazuvchanroq uglerod fazasi hosil bo‘lishi va bu elektron tashish to‘sig‘ini kamaytirishi bilan bog‘laydilar.

DFT hisoblari mexanizmga nima qo‘shadi?

Zichlik funksional nazariyasi hisoblari Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) yordamida bajarilgan. Xom CFx modeli 112 ta uglerod va 112 ta ftor atomidan iborat bitta qatlam sifatida qurilgan, fullerol modeli uchun esa C60 karkasiga 16 ta gidroksil guruhi bog‘lanib C60(OH)16 ishlatilgan.

DFT parametriManbada berilgan qiymat
Dasturiy ta’minotVASP
YondashuvGGA-PBE
Tekis to‘lqin kesish energiyasi600 eV
Umumiy energiya konvergentsiyasi1 × 10−6 eV
Maksimal ion kuchi mezoniManbada −0,01 eV·Å−1 deb yozilgan
Vakuum bo‘shlig‘i12 Å
k-nuqta tarmog‘i1 × 1 × 1

6(c)-rasmda xom CFx ning Fermi sathi tasmalar oralig‘ida joylashgani yarimo‘tkazgichga o‘xshash elektron xatti-harakat bilan bog‘langan. C60(OH)16 qo‘shilganda tasmalar oralig‘i toraygani va Fermi sathiga yaqin elektron holatlar boyigani ko‘rinadi.

6(d)-rasmdagi differensial zaryad zichligi xaritasida fullerolning gidroksil guruhlari atrofida elektron kamayishi, fullerol bilan bevosita kontaktdagi ftorlangan uglerod yuzasida esa elektron to‘planishi ko‘rsatilgan. Tadqiqotchilar buni C60(OH)16 dan qo‘shni ftorlangan uglerod hududiga tomon elektron zichligi ko‘chishi tendensiyasi sifatida talqin qiladilar.

Bu hisob real ishlayotgan batareya ichida har bir molekula aynan bir xil geometrik tartib hosil qilishini isbotlamaydi. DFT modeli tajribaviy spektroskopik va elektrokimyoviy topilmalar uchun mumkin bo‘lgan atom-elektron mexanizm izohini beradi.

Energiya va quvvat ishlashi

CFx-1 xom CFx bilan taqqoslaganda ayniqsa yuqori razryad tezliklarida ustunlik ko‘rsatgan. Ishda 10 C da CFx-1 ning maxsus sig‘imi %14, maxsus energiyasi esa %60 ga oshgani hisobot qilingan. Xulosa bo‘limida C60(OH)n–CFx kompoziti 20 C yuqori razryad tezligiga erisha olgani va 28.273 W·kg−1 quvvat zichligi ta’minlagani aytiladi.

Bu natijalar “energiya zichligi bilan quvvat zichligi orasidagi barcha kompromisslar bartaraf etildi” degani emas. Ish ma’lum material nisbatlari, ma’lum elektrod tayyorlash sharoitlari va CR2032 hujayra tuzilmasida yaxshiroq yuqori tezlik ishlashini ko‘rsatadi.

Ish qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

  • C60(OH)n CFx yuzasiga vodorod bog‘i ustun bo‘lgan nokovalent o‘zaro ta’sirlar orqali birika oladi.
  • CFx ning asosiy ftoruglerod tuzilmasi modifikatsiyadan keyin katta darajada saqlanadi.
  • Fullerol modifikatsiyasi C-F bog‘larining mahalliy elektron muhitini o‘zgartiradi.
  • CFx-1 o‘rganilgan fullerol nisbatlari orasida eng yaxshi yuqori tezlikdagi elektrokimyoviy ishlashni ko‘rsatadi.
  • CFx-1 ning zaryad transfer qarshiligi xom CFx dan past.
  • CFx-1 20 C da 277,09 mAh·g−1 sig‘im bera olgan.
  • 10 C da xom CFx ga nisbatan maxsus energiya oshishi %60 deb hisobot qilingan.
  • DFT natijalari fullerol–CFx interfeysida zaryad qayta taqsimlanishi va toraygan elektron tasmalar oralig‘i bilan mos keladi.

Ish qo‘llab-quvvatlamaydigan yoki sinamagan natijalar

  • Ish qayta zaryadlanuvchi Li/CFx batareya ishlab chiqmaydi; o‘rganilgan tizim birlamchi batareyadir.
  • Natijalar katta formatli hujayra yoki tijorat batareya paketi muvaffaqiyatini ko‘rsatmaydi.
  • Uzoq muddatli raf umri va yillar davom etadigan saqlash ishlashi tajribaviy ravishda tasdiqlanmagan.
  • Keng harorat oralig‘idagi ishlash ko‘rsatilmagan; elektrokimyoviy sinovlar 25 °C da bajarilgan.
  • Xavfsizlik, thermal runaway yoki suiiste’mol sinovlari taqdim etilmagan.
  • Fullerol miqdori oshgani sari ishlash doim oshishi ko‘rsatilmagan; CFx-3 aksincha ishlash yo‘qotishini ko‘rsatadi.
  • DFT modeli real elektrod ichidagi barcha interfeyslarning atom tuzilishini bevosita o‘lchamaydi.
  • 28.273 W·kg−1 quvvat zichligi laboratoriya elektrod/hujayra natijasidir va uni bevosita tijorat paket darajasiga umumlashtirib bo‘lmaydi.

Ishning Usuli va Natijalari

Material tavsiflash

UsulQurilma / shartMaqsad
SEMSirion 200 FEISirt va zarracha morfologiyasi
XRDUltima IVKristall/tuzilma xususiyatlari
FT-IRThermo Fisher Scientific Nicolet iS5Funksional guruhlar va bog‘ tebranishlari
XPSThermo Scientific K-AlphaElement va kimyoviy bog‘ holatlari
HRTEMJEM-F200, 200 kVNanoo‘lchamli tuzilma va morfologiya
RamanLabRAM HR Evolution, 532 nm; 500–4000 cm−1Molekulyar/tuzilma tavsiflash

CR2032 elektrod va hujayra tayyorlash

Katodlar faol material, Super P va poliviniliden ftorid (PVDF) ni 8:1:1 massa nisbatida aralashtirish orqali tayyorlangan. Aralashma N-metil-2-pirolidon (NMP) ichida bir xil suspenziya holiga keltirilgan, alyuminiy folga ustiga qoplangan va quritilgan.

Hujayra yig‘ilishi H2O va O2 darajalari har biri 0,1 ppm dan past ushlab turilgan qo‘lqop qutisida bajarilgan. Razryad kesish kuchlanishi 1,5 V deb belgilangan.

Elektrokimyoviy o‘lchov sharoitlari

SinovShart
Doimiy tok razryadi25 °C; 1,5 V kesish kuchlanishi
GITT0,1 C; 20 daqiqa tok impulsi + 240 daqiqa ochiq zanjirda dam olish
EIS0,01–100.000 Hz
Hujayra turiCR2032

Asosiy miqdoriy natijalar

O‘lchovNatijaKontekst
Xom CFx maxsus sig‘imi803,67 mAh·g−10,01 C
Xom CFx kuchlanish platosi2,66 V0,01 C
CFx-0.5 sig‘imi593,77 mAh·g−17 C
CFx-1 sig‘imi661,22 mAh·g−17 C
CFx-3 sig‘imi538,85 mAh·g−17 C
CFx-1 sig‘imi277,09 mAh·g−120 C
CFx-1 maxsus sig‘im oshishi%14Xom CFx ga nisbatan, 10 C
CFx-1 maxsus energiya oshishi%60Xom CFx ga nisbatan, 10 C
Hisobot qilingan yuqori quvvat zichligi28.273 W·kg−1Ishning xulosa bo‘limida C60(OH)n–CFx kompoziti uchun

Tuzilma-ishlash bog‘lanishi

Ishning tajribaviy va hisoblash topilmalari birgalikda baholanganda, optimal ishlash bitta mexanizmdan emas, bir nechta interfeys ta’sirining birlashishidan kelib chiqishi taklif qilinadi. Vodorod bog‘lari fullerolning CFx yuzasida barqaror ushlanishini ta’minlasa, gidroksil guruhlari namlanishni qo‘llab-quvvatlaydi, fullerol tuzilmalari zarrachalar orasidagi elektron bog‘lanishga hissa qo‘shadi va interfeys zaryadining qayta taqsimlanishi C-F bog‘larining elektron xususiyatini o‘zgartiradi.

Biroq CFx-3 natijasi bu mexanizmning optimal oralig‘i borligini ko‘rsatadi. Juda zich fullerol qoplamasi Li+ o‘tishi uchun yangi to‘siq hosil qilgan va ishlashni CFx-1 dan pastga tushirgan.

Manba ichidagi tahririy va uslubiy noaniqliklar

  • 3-rasm izohida CFx-1 panellari “(g-f)” deb berilgan; ko‘rinadigan rasm (g-i) panellaridan iborat.
  • C 1s ajratilishi “to‘rtta turli holat” deb ta’riflanganiga qaramay, matnda C=C, C-C, yarim ionli C-F, kovalent C-F va perftorlangan C-F2/C-F3 bo‘lib besh komponent sanab o‘tilgan.
  • O 1s gidroksil ulushi muhokamasidagi rasm paneliga havolalar bilan 2-rasm panel harflari orasida tahririy nomuvofiqlik mavjud.
  • DFT usulida maksimal ion kuchi konvergentsiya mezoni manbada “−0,01 eV/Å” deb yozilgan; bu yerda ishora jimlik bilan o‘zgartirilmagan.
  • Ish ko‘plab elektroanalitik va tuzilma usullaridan foydalansa-da, katta formatli hujayra tasdig‘ini bermaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: Fullerol-modified CFx composite cathode with enhanced interfacial conductivity for high-power Li/CFx primary batteries

Mualliflar, manba tartibida: Jiali Du; Yifan Liu; Wanli Chen; Qingguo Feng; Zhi Zhao; Jingyi Wang; Youhao Xu; Jiacheng He; Xiwen Wang; Xian Jian.

Mas’ul muallif: Yifan Liu — yifan.liu@uestc.edu.cn. Manba sahifasida “Corresponding authors” iborasi ko‘plik shaklida yozilgan bo‘lsa-da, ko‘rinadigan aloqa ma’lumotida faqat Yifan Liu ko‘rsatilgan.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada bunday bayonot yo‘q.

Muassasalar: 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.

Manba turi va taqriz holati: Ushbu ish SSRN da e’lon qilingan tadqiqot preprintidir va yuklangan versiya peer review dan o‘tmagan. Ilmiy natijalar ushbu nashr bosqichi hisobga olinib baholanishi kerak.

Asos qilib olingan versiya: 27 sahifalik SSRN Abstract ID 6933535 versiyasi.

DOI: 10.2139/ssrn.6933535

Rasmiy havola: https://ssrn.com/abstract=6933535

Versiya izohi: Bibliografik tekshiruvda shu nomdagi 10.2139/ssrn.6692092 DOI li eski SSRN qaydi ham aniqlangan. Ilmiy mazmun turli preprint versiyalari orasida birlashtirilmagan; ushbu Verianla maqolasida faqat yuklangan 6933535 versiyasidagi tajriba, son, rasm va talqinlar asos qilib olingan.

Jurnal/nashriyot: Yuklangan manba mustaqil peer review qilingan jurnal nashri sifatida taqdim etilmagan. SSRN Elsevier ning preprint platformasidir. Bibliografik tekshiruvda ushbu ish uchun alohida peer review qilingan jurnal DOI si tasdiqlanmagan.

Litsenziya: Yuklangan ishda tasvirlarni qayta ishlatishga ochiq, aniq ko‘rsatilgan Creative Commons litsenziya bayonoti aniqlanmagan. Shu sabab original rasmlar maqolaga aynan ko‘chirilmagan; manbada berilgan raqamli ma’lumotlar va usul bosqichlari HTML jadvallari hamda Verianla Live tuzilmalari orqali qayta taqdim etilgan.

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

Ma’lumot mavjudligi: Manbada ma’lumotlar so‘rov bo‘yicha mavjud bo‘lishi aytilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan 27 sahifalik versiyada alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti aniqlanmagan.

Muallif hissalari: Jiali Du: birinchi qoralamani yozish, tadqiqot va formal tahlil. Yifan Liu: ko‘rib chiqish/tahrirlash, maslahat va moliyalashtirishni olish. Wanli Chen: birinchi qoralamani yozish. Qingguo Feng: dasturiy ta’minot va formal tahlil. Zhi Zhao: birinchi qoralamani yozish. Jingyi Wang: birinchi qoralamani yozish va formal tahlil. Youhao Xu: tadqiqot va birinchi qoralamani yozish. Jiacheng He: birinchi qoralamani yozish. Xiwen Wang: ko‘rib chiqish/tahrirlash. Xian Jian: ko‘rib chiqish/tahrirlash va moliyalashtirishni olish.

Ilmiy talqin chegarasi: Ish CR2032 laboratoriya hujayralarida, 25 °C da va ma’lum CFx/fullerol tarkiblarida olingan tajribaviy natijalarni DFT hisoblari bilan birlashtiradi. Natijalar fullerolga asoslangan buzilmas interfeys modifikatsiyasi yuqori tezlikdagi Li/CFx ishlashini yaxshilashi mumkinligini qo‘llab-quvvatlaydi; biroq tijorat hujayra miqyosi, uzoq muddatli raf umri, keng qamrovli xavfsizlik, keng harorat oralig‘i va seriyali ishlab chiqarish tasdig‘i taqdim etilmagan.

Verianla usul izohi: Maqoladagi ilmiy mazmun faqat yuklangan ishning matni, usullari, raqamli natijalari va ko‘rinadigan rasmlariga asoslangan. Tashqi bibliografik tadqiqot faqat ish identifikatsiyasi, DOI, SSRN versiyalari va nashr holatini tekshirish uchun ishlatilgan; tashqi manbalardan yangi ilmiy tajriba yoki natija qo‘shilmagan.


Ulashish:

Izohlar ko‘rib chiqilgandan keyin e’lon qilinadi.Izohingiz tasdiqlash jarayoniga yuboriladi va ma’qullangach ko‘rinadi.

Izoh qoldiring

E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan

Bu saytda cookie-fayllarga ruxsat berish foydalanish tajribangizni yaxshilaydi. Cookie-fayllar siyosati