Электрод со знаком минус: Электрод со знаком «минус», 5 (пять) букв

Содержание

И анод 5 букв

Вы точно человек? Третья диаграмма отвечает рождению пары. Как и раньше, вероятность того, что хоть что-нибудь произойдет, равна единице. На языке диаграмм рис.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Развивающие мультфильмы — Азбука для малышей

Частица со знаком минус 5 букв сканворд


Минус у аккумулятора 5 букв. Ответ на вопрос в сканворде отрицательно заряженный электрод противоп. Турбозажигалки дают плотный направленный поток газа, сбить пламя с которого ветром гораздо труднее. В бензиновых зажигалках используется сменный фитиль в виде хлопкового жгутика. Для первичного поджига топлива зажигалки используются несколько принципов: Электрические зажигалки[ править править код ] Существуют зажигалки без топлива, создающие требуемые температуры пропусканием тока через проволоку или длительным электрическим разрядом искровым или дуговым.

Первоначально такие зажигалки были стационарными, работая от электрической розетки. Принцип действия основан на искровом разряде, возникающем на контактах при коммутации индуктивной нагрузки. Цикличность действия обеспечивалась пружиной и электромагнитом. Контакт под действием пружины замыкал цепь, включая электромагнит, который размыкал контакт и обесточивал электромагнит; затем процесс повторялся.

Образующаяся серия искр позволяла поджечь газ в бытовом газовом оборудовании. Достоинством подобных зажигалок было надёжное и быстрое зажигание газа, простота и долговечность конструкции, отсутствие обслуживания. В XXI веке начали появляться карманные зажигалки, работающие от аккумулятора.

В дуговых зажигалках миниатюрная электронная схема генерирует высокое напряжение, достаточное для пробоя воздуха между электродами с мощностью, достаточной для поддержания миниатюрной электрической дуги. Представляет собой импульсный преобразователь с повышающим электромагнитным или пьезоэлектрическим трансформатором. В проволочных зажигалках кусочек нихромовой проволоки раскаляется до красного каления током от батареи, аналогично автомобильному прикуривателю.

Температура нагревательного элемента и особенности конструкции таких зажигалок затрудняют поджиг паров огнеопасных газов и огнеопасных конструкционных материалов типа красок, дерева или пластика. Потому они получили название беспламенных зажигалок и распространены в местах, где ограничено применение открытого огня. Стационарная беспламенная электрическая зажигалка Кухонная газовая зажигалка Дизайн зажигалки напрямую зависит от её назначения.

Наибольшее распространение получили карманные и кухонные зажигалки. Иногда встречаются стационарные зажигалки. Кухонные зажигалки предназначены для розжига бытовых газовых приборов и каминов. Такие зажигалки имеют удлинённый носик, чтобы можно было подобраться к горелкам. Карманные зажигалки имеют небольшие размеры, их легко переносить. Оформление совершенно любое, но ограничены размеры.

Настольные зажигалки довольно редки. Такие зажигалки достаточно массивны и не предназначены для переноски. Отсюда возникает вопрос — где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны. В ГОСТ дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде.

В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя катода к восстановителю аноду. Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод — это плюс, а анод — это минус.

Или то же самое на схеме: Процесс электролиза или зарядки аккумулятора Эти процессы похожи и обратны гальваническому элементу, поскольку здесь не энергия поступает за счет химической реакции, а наоборот — химическая реакция происходит за счет внешнего источника электричества. В этом случае плюс источника питания всё также называется катодом, а минус анодом. Зато контакты заряжаемого гальванического элемента или электроды электролизера уже будут носить противоположные названия, давайте разберемся почему!

При разряде гальванического элемента анод — минус, катод — плюс, при зарядке наоборот. Так как ток от плюсового вывода источника питания поступает на плюсовой вывод аккумулятора — последний уже не может быть катодом.

Ссылаясь на вышесказанное можно сделать вывод, что в этом случае электроды аккумулятора при зарядке условно меняются местами. Тогда через электрод заряжаемого гальванического элемента, в который втекает электрический ток, называют анодом. Получается, что при зарядке у аккумулятора плюс становится анодом, а минус катодом. Гальванотехника Процессы осаждения металлов в результате химической реакции под воздействием электрического тока при электролизе называют гальванотехникой.

Таким образом мир получил посеребренные, золоченные, хромированные или покрытые другими металлами украшения и детали. Этот процесс используют как в декоративных, так и в прикладных целях — для улучшения стойкости к коррозии различных узлов и агрегатов механизмов.

Принцип действия установок для нанесения гальванического покрытия лежит в использовании растворов солей элементов, которыми будут покрывать деталь, в качестве электролита.

В гальванике анод также является электродом, к которому подключаются плюсовой вывод источника питания, соответственно катод в этом случае — это минус. При этом металл осаждается восстанавливается на минусовом электроде реакция восстановления. То есть если вы хотите сделать позолоченное кольцо своими руками — подключите к нему минусовой вывод блока питания и поместите в ёмкость с соответствующим раствором. В электронике Электроды или ножки полупроводниковых и вакуумных электронных приборов тоже часто называют анодом и катодом.

Рассмотрим условное графическое обозначение полупроводникового диода на схеме: Как мы видим, анод у диода подключается к плюсу батареи. Он так называется по той же причине — в этот вывод у диода в любом случае втекает ток. Posted on Вам больше 18 лет? Да нет.


Собрат анода

Слово из 5 букв первая буква а, вторая буква н, третья буква и, четвертая буква о, последняя буква н , определения в движется от катода к аноду частица. Пробиться, расширить свое пространство… Черт, что-то я заболтался. Ну что ты пытаешься сделать? Твоя дубина ничто для бесплотного духа. Я не сказал тебе, что разрыв Контракта до его завершения одной из сторон до добра не доводит. Вот и приходится мне теперь болтать с тобой, троглодит несчастный.

Разбор по буквам: 1-я буква К; 2-я буква А; 3-я буква Т; 4-я буква О; 5-я буква Д . Варианты вопросов: Отрицательно заряженный электрод (противоп.

Катод, анод и сетка

Switch to English регистрация. Телефон или email. Чужой компьютер. Подслушано наука. Подслушано наука запись закреплена 20 июн Если вы вроде бы как и занимаетесь чем-то отдаленным от электрохимии, но при этом часто прибегаете к работе с электродами, запомните: катод — кака — значит минус. Методом исключения анод — плюс.

Анод, поменявший полюс, 5 букв, 4 буква «О», сканворд

Зажигалка — Википедия. Может быть, как говорила Лили Томлин5 , человек изобрел язык, чтобы.. Турбозажигалки дают плотный направленный поток газа, сбить пламя с которого ветром гораздо труднее. В бензиновых зажигалках используется сменный фитиль в виде хлопкового жгутика. Для первичного поджига топлива зажигалки используются несколько принципов: Электрические зажигалки[ править править код ] Существуют зажигалки без топлива, создающие требуемые температуры пропусканием тока через проволоку или длительным электрическим разрядом искровым или дуговым.

Минус у аккумулятора 5 букв.

Электрод со знаком минус букв

Отрицательно заряженный электрод противоп. Электрод со знаком минус. Ответ из архива сканвордов. Готовить любым способом, но обязательно 1,5 млрд. Неожиданное возвращение из командировки имеет свои плюсы и минусы.

Частица со знаком минус

Символы химических элементов — Википедия. Ион со знаком минус. Она стала их трясти и почти разбудила Гельмута. Все дети действительно были еще живы. Но в бункере никому уже было не до детей! Оставшиеся вместе с Борманом готовились к прорыву под защитой бронетранспортера. Доктор Штумпфеггер сказал Кунцу, что Борман велел не оставлять Хельгу в живых.

На странице 2 показаны слов из , начинающихся на а: авдей, авель, авеню, аверс, авизо.

Введите вопрос:

Слово на «к». Конец магнита. Географический пуп Земли. Телец знак Зодиака.

В настоящее время практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Иногда ещё применяются в мощных высокочастотных передатчиках и в высококлассной аудиотехнике. Электронные лампы, предназначенные для освещения лампы-вспышки , ксеноновые лампы , ртутные и натриевые лампы , радиолампами не называются и обычно относятся к классу осветительных приборов. Электронно-лучевые приборы основаны на тех же принципах, что и радиолампы, но, помимо управления интенсивностью электронного потока, также управляют распределением электронов в пространстве и потому выделяются в отдельную группу.

Электрод со знаком «минус», 5 букв — Кроссворды и сканворды.

Электрод — поиск слов по маске и определению, ответы на сканворды. Новогодние праздники, дети дома — не уединишься, решаю сканворд. Ответы на сканворд из прошлого номера — на стр. Знаком уваже ния к полувековой мантисса минус номограмма операнд период плоскость радиус разряд сегмент электрода. Инфекционная болезнь.

Если Вы не знаете слово из кроссворда или сканворда, то наш сайт поможет Вам найти самые сложные и незнакомые слова. Некрасивый он, пожалуй Вместо носа — шланг пожарный, Уши вроде опахал, Ростом с башню отмахал.


что это такое, плюс или минус, определяем полярность

Часто возникает проблема определения, какой из электродов является катодом, а какой — анодом. Для начала нужно разобраться с терминами.

Понятие катода и анода — простое объяснение

В сложных веществах электроны между атомами в соединениях распределены неодинаково. В результате взаимодействия частицы перемещаются от атома одного вещества к атому другого. Реакция именуется окислительно-восстановительной. Потеря электронов называется окислением, элемент, отдающий электроны — восстановителем.

Присоединение электронов носит название восстановление, принимающий элемент в этом процессе — окислитель. Переход электронов от восстановителя к окислителю может протекать по внешней цепи, и тогда его можно использовать в качестве источника электрической энергии. Устройства, в которых энергия химической реакции превращается в электрическую энергию, называются гальваническими элементами.

Простейший классический пример гальванического элемента — две пластины, изготовленные из различного металла и погруженные в раствор электролита. В такой системе окисление происходит на одном металле, а восстановление — на другом.

ВАЖНО! Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление — катодом.

Из школьных учебников химии известен пример медно-цинкового гальванического элемента, работающего за счет энергии реакции между цинком и сульфатом меди. В устройстве Якоби — Даниэля пластина из меди помещена в раствор сульфата меди (медный электрод), цинковая пластина погружена в раствор сульфата цинка (цинковый электрод). Цинковый электрод отдает катионы в раствор, создавая в нем избыточный положительный заряд, а у медного электрода раствор обедняется катионами, здесь раствор заряжен отрицательно.

Замыкание внешней цепи заставляет электроны перетекать от цинкового электрода к медному. Равновесные отношения на границах фаз прерываются. Идёт окислительно-восстановительная реакция.

Энергия самопроизвольно протекающей химической реакции превращается в электрическую.

Если химическую реакцию провоцирует внешняя энергия электрического тока, идёт процесс, называемый электролизом. Процессы, протекающие при электролизе, обратны процессам, протекающим при работе гальванического элемента.

ВНИМАНИЕ! Электрод, на котором происходит восстановление, также называется катодом, но при электролизе он заряжен отрицательно, а анод — положительно.

Применение в электрохимии

Аноды и катоды принимают участие во многих химических реакциях:

  • Электролиз;
  • Электроэкстракция;
  • Гальваностегия;
  • Гальванопластика.

Электролизом расплавленных соединений и водных растворов получают металлы, производят очистку металлов от примесей и извлечение ценных компонентов (электролитическое рафинирование). Из металла, подлежащего очистке, отливают пластины. Они помещаются в качестве анодов в электролизер. Под воздействием электрического тока металл подвергается растворению. Его катионы переходят в раствор и разряжаются на катоде, образуя осадок чистого металла. Примеси, содержащиеся в первоначальной неочищенной металлической пластине, либо остаются нерастворимыми в виде анодного шлама, либо переходят в электролите, откуда удаляются. Электролитическому рафинированию подвергают медь, никель, свинец, золото, серебро, олово.

Электроэкстракция — процесс выделения металла из раствора в ходе электролиза. Для того чтобы металл перешёл в раствор, его обрабатывают специальными реагентами. В ходе процесса на катоде происходит выделение металла, характеризующегося высокой чистотой. Так получают цинк, медь, кадмий.

Чтобы избежать коррозии, придать прочность, украсить изделие поверхность одного металла покрывают слоем другого. Этот процесс называется гальваностегией.

Гальванопластика — процесс получения металлических копий с объёмных предметов электроосаждением металла.

Применение в вакуумных электронных приборах

Принцип действия катода и анода в вакуумном приборе может продемонстрировать электронная лампа. Она выглядит как герметически запаянный сосуд с металлическими деталями внутри. Прибор используется для выпрямления, генерирования и преобразования электрических сигналов. По числу электродов выделяют:

  • диоды;
  • триоды;
  • тетроды;
  • пентоды и т.д.

Диод — вакуумный прибор с двумя электродами, катодом и анодом. Катод подключен к отрицательному полюсу источника питания, анод — к положительному. Предназначение катода — испускать электроны под действием нагрева электрическим током до определенной температуры. Посредством испущенных электронов создается пространственный заряд между катодом и анодом. Самые быстрые электроны устремляются к аноду, преодолевая отрицательный потенциальный барьер объемного заряда. Анод принимает эти частицы. Создается анодный ток во внешней цепи. Электронным потоком управляют с помощью дополнительных электродов, подавая на них электрический потенциал. Посредством диодов переменный ток преобразуется в постоянный.

Применение в электронике

Сегодня используется полупроводниковые типы диодов.

В электронике широко используется свойство диодов пропускать ток в прямом направлении и не пропускать в обратном.

Работа светодиода основана на свойстве кристаллов полупроводников светиться при пропускании через p-n переход тока в прямом направлении.

Гальванические источники постоянного тока — аккумуляторы

Химические источники электрического тока, в которых протекают обратимые реакции, называются аккумуляторами: их перезаряжают и используют многократно.

При работе свинцового аккумулятора происходит окислительно-восстановительная реакция. Металлический свинец окисляется, отдает свои электроны, восстанавливая диоксид свинца, принимающего электроны. Металлический свинец в аккумуляторе — анод, он заряжен отрицательно. Диоксид свинца — катод и заряжен положительно.

По мере разряда аккумулятора расходуются вещества катода и анода и их электролита, серной кислоты. Чтобы зарядить аккумулятор, его подключают к источнику тока (плюсом к плюсу, минусом к минусу). Направление тока теперь обратное тому, какое было при разряде аккумулятора. Электрохимические процессы на электродах «обращаются». Теперь свинцовый электрод становится катодом, на нем проходит процесс восстановления, а диоксид свинца — анодом, с протекающей процедурой окисления. В аккумуляторе вновь создаются вещества, необходимые для его работы.

Почему существует путаница?

Проблема возникает из-за того, что определенный знак заряда не может быть прочно закреплен за анодом или катодом. Часто катодом является положительно заряженный электрод, а анодом — отрицательный. Часто, но не всегда. Все зависит от процесса, протекающего на электроде.

ВНИМАНИЕ! Деталь, которую поместили в электролит, может быть и анодом и катодом. Все зависит от цели процесса: нужно нанести на нее другой слой металла или снять его.

Как определить анод и катод

В электрохимии анод — это электрод, на котором идут процессы окисления, катод — это электрод, где происходит восстановление.

У диода отводы называются анод и катод. Ток будет идти через диод, если отвод анод подключить к «плюсу», отвод «катод» — к «минусу».

У нового светодиода с необрезанными контактами анод и катод определяются визуально по длине. Катод короче.

Если контакты обрезаны, поможет батарейка, приложенная к ним. Свет появится, когда полярности совпадут.

Знак анода и катода

В электрохимии речь правильнее вести не о знаках зарядов электродов, а о процессах, на них идущих. На катоде проходит реакция восстановления, на аноде — окисления.

В электротехнике для протекания тока катод подключают к отрицательному полюсу источника тока, анод — к положительному.

Электрод электронный — Справочник химика 21

    Стандартные потенциалы металлов ф приведены в табл. 6 в порядке возрастания их алгебраической величины, образуя так называемый ряд напряжений металлов. Если стандартный потенциал металла имеет знак минус, это означает, что металл в паре со стандартным водородным электродом выполняет функцию отрицательного электрода, избыточные электроны которого переходят к ионам Н . При знаке плюс на металле донором электронов являются молекулы водорода, адсорбированные на поверхности платинового электрода. Электроны, переходя на металлический электрод, притягивают из раствора катионы металла, которые, концентрируясь и разряжаясь на его поверхности, сообщают ему положительный заряд. С увеличением алгебраического значения стандартного потенциала металла уменьшаются восстановительные свойства его атомов и увеличиваются окислительные свойства образующихся при этом катионов. Так, цинк по своим восстановительным свойствам превосходит водород, а ионы Н по своим [c.159]
    Теоретическое пояснение. Если в раствор, содержащий окисленную и восстановленную формы одного и того же вещества, например Fe + и Fe +, опустить платиновый электрод, то он приобретает определенный редокс-потенциал. Возникновение редокс-потенциала у индифферентного платинового электрода связано со способностью ионов Ее + и Fe + присоединять или отдавать электроны, находящиеся на платине — передатчике электронов. Происходит обмен электронами между инертным электродом и ионами. Если, например, окисленная форма Ре + получает от платинового электрода электроны, восстанавливаясь до ионов Fe +, то электрод заряжается положительно, а раствор — отрицательно за счет избыточной концентрации анионов, например С1 , если в растворе соль ЕеС1з. Присоединение электрона ионом Fe + становится постепенно более затруднительным и, наконец, устанавливается равновесие между положительно заряженным электродом и слоем анионов, определяющее величину редокс-потенциала. В конечном итоге происходит реакция ЕеЗ++е ч=ьЕе +. Направление данной реакции зависит от [c.104]

    Описанный выше элемент, действуюший благодаря разности давлений, является примером концентрационных элементов он способен создавать но внешней цепи электронный ток вследствие того, что концентрация газообразного Н2 в двух сосудах с электродами различна. Можно построить аналогичный концентрационный элемент, используя медные электроды и растворы Си804. Если привести в соприкосновение два раствора сульфата меди различной концентрации, они самопроизвольно смешаются друг с другом (рис. 19-3, а). Можно использовать эту самопроизвольную реакцию, чтобы построить элемент, подобный изображенному на рис. 19-3,6. В левом сосуде с разбавленным раствором медный электрод медленно подвергается эрозии по мере того, как медь, окисляясь, образует новые ионы Си . Следовательно, левый электрод является анодом и на нем накапливается избыток электронов. В правом сосуде с раствором высокой концентрации ионов Си часть ионов меди будет восстанавливаться и образующаяся медь осаждается на медном катоде. Если соединить два электрода, электроны протекут по проволоке слева направо, а сульфатные ионы будут диффундировать справа налево, чтобы поддерживалась электрическая нейтральность раствора. Разбавленный раствор в левом сосуде становится более концентрированным по Си304, а концентрированный раствор в правом сосуде становится более разбавленным, подобно тому как это происходило при свободном смешивании растворов. Когда концентрации растворов в двух отделениях прибора становятся равными, электронный ток прекращается. [c.162]


    М. И. Темкиным была разработана модель наведенной неоднородности, обусловленной наличием на поверхности электрода электронного газа. М. Будар предложил объяснять наведенную неоднородность изменением работы выхода электрона из металла в результате адсорбции дипольных частиц и вследствие этого изменением энергии адсорбции с ростом заполнения. И а случае первой, и в случае второй модели можно ожидать приближенно линейного уменьшения энергии адсорбции с ростом заполнения, что приводит к изотермам, близким в области средних заполнений к логарифмической. [c.96]

    Электрохимия — раздел физической химии, изучающий переход химической энергии в электрическую и обратно, свойства растворов электролитов и движение ионов под действием электрического поля. Переход химической энергии в электрическую осуществляется в электрохимических (гальванических) элементах и аккумуляторах. В процессе электролиза электрическая энергия переходит в химическую энергию. Процессы првращения электрической энергии в химическую и обратно происходят на границе электрод (электронный проводник) — раствор электролита (ионный проводник) и заключаются в передаче электрона с электрода на ион в растворе или обратно. [c.244]

    Рассмотрим такие электроды, реакции на которых не связаны с выделением из электролита или растворением в нем простых веществ (металлов, элементар[(ых газов). Обязательные для электрохимических реакций получение или отдача электродами электронов, конечно, происходят в элементах и этого типа, но эти процессы связаны с изменением валентности иоиов в растворе. [c.553]

    На обратимом водородном электроде двойной электрический слой на платине построен таким образом, что поверхность платины заряжена отрицательно, а внешняя обкладка двойного слоя образована ионами гидроксония. При катодной поляризации, т. е. при подводе к поверхности электрода электронов, ионы гидроксония, подходящие к поверхности электрода, разряжаются не сразу, а предварительно включаются в двойной слой. Вследствие этого поверхностная плотность заряд,з двойного слоя и потенциал электрода увеличиваются, что приводит к растяжению связей между протоном и молекулой воды, т. е. к деформации иона гидроксония и его активации. [c.625]

    Па медном электроде электроны поглощаются [c.291]

    При пропускании тока чер з электролиты либо их растворы на электродах протекают электрохимические реакции, связанные с нейтрализацией ионов и выделением соответствующих веществ. Этот сложный процесс называют электролизом. Для его осуществления необходима электрохимическая ячейка, состоящая из проводника второго рода — электролита, в котором реагирующие вещества диссоциированы на ионы двух проводников первого рода, погруженных в электролит, — электродов электронного проводника первого рода, соединяющего электроды с внешним источником тока — внешней цепи. [c.361]

    На медном электроде электроны, перешедшие с платинового электрода, взаимодействуют с ионами меди, в результате на электроде осаждается металлическая медь, т.е. проходит реакция восстановления  [c.261]

    Образующиеся на отрицательном электроде электроны по внешней цепи элемента передвигаются к положительному электроду, а ионы гидроксида ОН- (в электролите) перемещаются от катода к аноду. Суммарная реакция [c.188]

    Например, в цепи, состоящей из стандартных цинкового и вв-дородного электродов, потенциал цинка составляет —0,76 В. Это значит, что концентрация электронов на цинке выше, чем на водородном электроде. Электроны с цинка при замкнутой цепи будут самопроизвольно переходить на водородный электрод. Процесс [c.337]

    Если соединить оба электрода проводником, то электроны будут переходить от цинка к меди — элемент дает электрический ток. При этом ионы Zn + удаляются из двойного электрического слоя в раствор, а их места занимают новые ионы из электрода, т. е. цинк растворяется. На медном электроде электроны соединяются с Си + и выделяется медь. Двойной слой вблизи электрода пополняется ионами Си + из объема раствора. Перенос электричества внутри элемента, таким образом, осуществляется ионами. Работа элемента возможна благодаря протеканию пространственно разделенных процессов Zn (т) =Zn ++2e и u2++2o= u(t), сумма которых есть самопроизвольная реакция [c.116]

    Цинк растворяется более активно, чем серебро, поэтому накапливающиеся на цинковом электроде электроны могут перемещаться на серебряный электрод. Для этого необходимо соединить-оба металла проводником. Переходящие в раствор ионы 2п + должны быть нейтрализованы эквивалентным количеством анионов, диффузионно проникающих из электролита, окружающего серебряный электрод. Напряжение на электродах равно 1,56 В (при концентрациях ионов 2п + и А + по 1 г-ион/л), а величина —1,56 В и есть потенциал цинкового электрода относительно серебряного. Знак минус показывает, что в указанной цепи электроны во внешней цепи текут от измеряемого электрода к электроду сравнения. [c.190]


    В электрохимических системах (электролитных ваннах или химических источниках электрической энергии — элементах) особое значение приобретают электродные электрохимические реакции, протекающие с поглощением либо отдачей молекулами, атомами или ионами электронов. Именно контакт находящихся в электролите частиц реагирующего вещества с поверхностью электрода (электронным проводником) определяет собой особенности превращения электрической энергии в химическую и обратно. Уже отмечалось, что по этой причине механизм электрохимических процессов существенно отличается от обычного химического превращения материи, когда между реагирующими частицами вещества в растворе (расплаве) имеется непосредственный контакт. [c.23]

    Стандартные потенциалы металлов приведены в табл. 6 в порядке возрастания их алгебраической величины, образуя так называемый ряд напряжений металлов. Если стандартный потенциал металла имеет знак минус, это означает, что металл в паре со стандартным водородным электродом выполняет функцию отрицательного электрода, избыточные электроны которого переходят к ионам При знаке плюс на металле донором электронов являются молекулы водорода, адсорбированные на поверхности платинового электрода. Электроны, переходя на металлический электрод, притягивают из раствора катионы металла, [c.182]

    При потенциометрическом титровании (до определенного потенциала электродов) электронный сигнализатор должен определять величину и полярность напряжения, поступающего на его вход. При этом важно проводить измерения при очень малых силах тока в цепи электродов, что возможно выполнить, применяя в качестве электронных сигнализаторов электронные милливольтметры с высокоомным входом. [c.139]

    При погружении инертного электрода в раствор, где электрохимические потенциалы а ионов двух валентностей не равны,, ион, обладающий большим [л, будет отдавать электроду электроны. [c.41]

    В электротермических установках электрическую дугу получают обычно, приводя в соприкосновение два электрода, находящиеся под достаточной разностью потенциалов мощного источника тока, а затем раздвигая их на некоторое расстояние. В этом случае при соприкосновении электродов возникает большой ток, который разогревает электроды в точках их касания до такой температуры, при которой возникает эмиссия электронов. При разведении электродов электроны, разгоняясь в электрическом поле, производят ионизацию в междуэлектродном пространстве и проводимость его резко увеличивается. Поскольку процесс ионизации происходит практически [c.55]

    Конструктивно счетчик ионов состоит из выносного устройства и измерительной стойки (см. рис. 74). Выносное устройство содержит однолучевой приемник ионов со съемной батареей питания антидинатронного электрода, электронный умножитель с магнитно-ионизационным датчиком для измерения давления в области умножителя, импульсный предусилитель и электрометрические каскады усилителей постоянного тока I и II. Устройство кре- [c.91]

    Это обычный свинцовый аккумулятор. Для левого электрода электроны в фазах а, р и б находятся в равновесии, в то время как двуокись свинца предохраняет свинец от контакта с раствором. Каково выражение для стандартного потенциала ячейки и какова величина последнего  [c.78]

    В концентрационном элементе полная реакция протекает в две стадии окисление и восстановление. В левом сосуде молекула Н2 окисляется до Н, теряя электроны, а в правом сосуде ионы Н восстанавливаются до Н2, приобретая электроны. Названия электродов соответствуют тому, стекают с них электроны или, наоборот, поступают к ним из внешней части системы. С правого электрода электроны стекают в раствор в процессе восстановления , поэтому данный электрод называется катодом ( ката означает прочь, долой , как в слове катапульта ). В левом сосуде, наоборот, электроны в процессе окисления поступают из раствора на электрод, поэтому левый электрод называется анодом ( ана означает назад ). Для тех, кто мало знаком с греческим язьпсом, существует мнемоническое правило, позволяющее легче запомнить, какой процесс протекает и на каком электроде слова анод и окисление начинаются с гласной буквы, а слова катод и восстановление — с согласной. [c.161]

    В ВДП дуга горит в пространстве, ограниченном поверхностью ванны и стенкой кристаллизатора, поэтому все эмиттируемые электродом электроны попадают либо на ванну, либо на стенку. Если электроны, бомбардирующие ванну, приносят пользу, подогревая ее, то энергпд электронов, попадающих на стенку, уносится водой и расходуется бесполезно, поэтому их количество надо свести к минимуму. Для этой цели нужно, чтобы зазор [c.235]

    Работа электрофильтра сводится к следующему если в электрическом поле между электродами поместить газ со взвешенными в нем частицами пыли или смолы, то вследствие выделения электродами электронов происходит ионизация газа, т. е. распад его частиц на положительно и отрицательно заря-жемные ионы. Получив тот или иной заряд, частицы газа будут двигаться с пределенной скоростью к противоположно заряженному электроду и, отдав свой заряд, осядут на нем, а далее под действием силы тяжести будут стекать или спадать в нижнюю часть электрофильтра. [c.323]

    Если подключить круксову трубку с вольфрамовым катодом к источнику тока, как показано на рис. 4.12, то при достаточном напряжении между двумя электродами электроны будут вырываться из катода (отрицательного электрода) и перемещаться вдоль трубки к аноду (положительному электроду), образуя катодные лучи. Если теперь медленно снижать напряжение между электродами до тех пор, пока не прекратится образование катодных лучей, то наш прибор будет подготовлен к проведению интересного опыта. Осветим солнечным светом вольфрамовый электрод—при этом обнаружится, что электроны снова начнут перемещаться к положительному электроду. Экспериментируя подобным образом, мы убедимся, что в этом опыте важную роль играет длина волны света, которым освещают катод. Оказывается, что видимая часТь солнечного света не вызывает появления тока электроны покидают атомы вольфрама только под действием ультрафиолетовой части солнечного света. Если же изготовить катод из цезия или калия, то электроны будут вырываться из него под действием оранжевого или желтого света. Другими словами, для выбивания электронов из вольфрама необходима большая энергия или частота излучения, чем для выбивания электронов из калия. [c.65]

    Рассмотрим сначала процесс восстановления на ртутном капельном электроде. Предположим, что в растворе находится только окисленная форма деполяризатора (например, Т1+, d +, Fe +, молекулы, способные восстанавливаться, и т. п.). Окисленная форма принимает от электрода электроны, и ток протекает от неполяризуемого электрода (анода) к ртутному капельному электроду (используется определение тока, данное Фарадеем). Этот ток называется катодным, и на полярограммах оп регистрируется над нулевой линией гальванометра (исключения рассмотрены в гл. XIII, посвященной смешанным токам). Для среднего электрического тока, который обеспечивается диффузией частиц деполяризатора, справедливо уравнение Ильковича [c.110]

    Электроны и ионы, появившиеся после прохождения в счетчике заряженной часпщы, движутся в направлении соответствующих электродов. Электроны достигают нити за время Ю -Ю с, образуя по пути новые электроны и ионы и возбужденные молекулы газа. Эти молекулы испускают коротковолновое излучение, которое в свою очередь выбивает фотоэлектроны из катода и молекул газа. Таким образом, за очень малое время разряд охватывает весь счетчик. [c.83]

    Ионизационный ламповый вакуумметр с нитью накала. В таком приборе (рис. У-35) поток электронов эмиттируется раскаленной нитью и притягивается сеткой, на которой поддерживается положительный потенциал около 150 в. Некоторые электроны задерживаются сеткой, однако большинство их проходит сквозь сетку и попадает в область, ограниченную сеткой и отрицательно заряженным электродом, притягивающим ионы. Траектория электронов за сеткой искривляется и заканчивается на сетке во время перемещения между электродами электроны ионизируют некоторую часть газовых молекул, встречающихся на пути. Эти ионы притягиваются к отрицательно заряженному электроду. Ток ионизации измеряется микроамперметром или ламповым вольтметром. Ток ионизации будет различным для разных газов при одинаковом давлении, т. е. показания такого измерительного прибора зависят от состава газа. Однако для постоянного газового состава ток ионизации будет прямо пропорционален молекулярной плотности газа, находящегося в камере, где расположены электроды. [c.393]

    Если цинковый и медный электроды соединить токопроводящей проволокой, то от цинкового электрода электроны потекут извне к медному электроду. ОдноБременно цинковый электрод растворяется с образованием ионов цинка в левом сосуде, а ионы меди(П) в правом сосуде восстанавливаются и выделяются на медном электроде. В момент, ко гда два электрода замыкаются внешней проволокой, возни- [c.271]

    Совершенно иная попытка решения этой проблемы была сделана Фоксом, Хиккемом, Кьельдаасоми Грове [675, 677] в их методе разности задерживаю щих потенциалов . Электрод с щелью располагался между катодом и ионизационной камерой, и его потенциал устанавливался отрицательным по отношению к катоду. Электроны, обладающие недостаточной энергией, не могли пройти через щель этого электрода электроны, прошедшие через щель, ускорялись в направлении ионизационной камеры, которой они достигали, обладая энергией, зависящей только от потенциала камеры по отношению к катоду, но не зависящей от задерживающего потенциала. Электроны, попавшие в ионизационную камеру, характеризовались распределением по энергиям с резко ограниченным нижним пределом, соответствующим только тем электронам, которые обладали энергией, достаточной для прохождения задерживающей щели. Если затем несколько увеличить отрицательный потенциал задерживающей щели, то в камеру не смогут попасть электроны, обладающие энергией, равной измененному потенциалу. Уменьшение ионного тока, соответствующее этим моноэнергетичным электронам, может быть измерено. Кривая эффективности ионизации, полученная таким путем, обладает более прямолинейным характером по сравнению с кривой эффективности ионизации неоднородными электронами, но она еще обладает очень небольшим хвостом при самых малых значениях ионного тока. Наличие такого хвоста объясняется тем, что имеет место некоторая неоднородность луча вследствие уже упоминавшихся градиентов потенциала. Этот недостаток устраняется применением импульсной техники. При прохождении электронного луча выталкивающий потенциал устанавливается равным нулю по отношению к стенкам ионизационной камеры. Благодаря этому ионизация происходит в пространстве, свободном от полей (за исключением полей от электродов, расположенных за пределами камеры). [c.480]

    В промежутке между электродами электроны сталкиваются с молекулами газа, ионизируя их и освобождая новые электроны, которые также движутся с ускорением к аноду, ионизируя все больше и больше молекул. В межэлектродном промежутке в резу/[ьтате передачи кинетической энергии электронов более 7 яжелым ионам и молекулам при многократных столкновениях газ нагревается. По мере протекания этого процесса кончик анода нагревается ударяюшлмися электронами, вследствие чего. пз него выбрасываются свободные положительно заряженные ионы. Эти положительные ионы отрывавэтся от поверхности аиода и движутся к катоду вместе с положительными ионами, присутствующими в газе. Это приводит к образованию дуги. Находящееся между электродами вещество и называется плазмой. Она представляет собой горячую электрически нейтральную смесь молекул, электронов, перемещающихся от катода к аноду, и положительных ионов, движущихся В противоположном направлении. Таким образом, плазмой называется электрически нейтральная, но проводящая горячая газовая среда, в которой газ частично ионизирован. При выбросе через отверстие в электроде плазма приобретает форму струи, так что все явление часто называют плазменной струей . [c.324]


3) Водородный показатель. Понятие о стандартных потенциалах. Ряд напряжений

Опытным путём можно определить разность потенциалов между электродом и эталонным электродом, потенциал которого условно считают равным нулю. В качестве такого электрода принят нормальный водородный электрод.

Таким образом, за условную величину, характеризующую потенциал данного электрода, принимают ЭДС гальванического элемента, составленного из этого электрода и нормального водородного электрода.

Рассмотрим гальваническую цепь, составленную из цинкового электрода и н.в.э.:

Активность ионов цинка , активность водорода .

Процессы в элементе:

Активность металлического цинка равна 1, а активность газообразного водорода также равна 1, так как взят н.в.э. Цинк заряжается отрицательно по отношению к н.в.э., следовательно, электродный потенциал цинка равен ЭДС цинково-водородного элемента с обратным знаком: , где , знак перед сомножителем логарифма изменён с «минуса» на «плюс».

— электродный потенциал цинка при активности ионов его в растворе , это — нормальный потенциал цинка.

Отрицательный потенциал принадлежит тем электродам, которые заряжаются отрицательной по отношению к н.в.э. На этих электродах при работе элемента в паре с н.в.э ионы металлов переходят с электрода в раствор.

Положительный потенциал означает, что по отношению к н.в.э. данный электрод заряжается положительно и при работе соответствующего элемента ионы металла переходят из раствора на электрод.

4) Типы электродов и цепей

Различают три разновидности так называемых химических электродов. Это электроды первого, второго и третьего рода.

Электроды первого рода — металлы, погруженные в растворы своих солей:

, т.е. потенциалопределяющими ионами являются катионы металлов.

Электроды второго рода — металл погружен в насыщенный раствор своей малорастворимой соли, к которой добавлена другая соль с тем же анионом, но хорошо растворимая, например, .

Процессы на электроде:

, т.е. потенциалопределяющими ионами являются анионы . Знак «минус» в формуле для использован потому, что получение аниона есть результат протекания процесса восстановления.

Электроды третьего рода (газовые электроды).

Известные водородный, кислородный и хлорный электроды.

Для водородного электрода , , т.е. потенциал газового электрода зависит как от активности ионов в растворе, так и от парциального давления газа.

Концентрационная цепь.

В керамический сосуд, разделеённый полупроницаемой перегородкой на два отделения 1 и 2, помещены два одинаковых металлических электрода и залиты растворы, содержащие ионы , но в различной концентрации.

В отделении 1: , в отделении 2: , т.е. в левом отделении концентрация уменьшается за счёт протекания процесса восстановления, это — положительный электрод; в правом отделении концентрация увеличивается за счёт протекания процесса окисления, это отрицательный электрод. ЭДС элемента: .

Амальгамные электроды и цепи.

Амальгама — сплав металла со ртутью, остающийся жидким при комнатной температуре.

При работе элемента в отделении 1 протекает процесс окисления: , т.е. электрод имеет знак «минус», в отделении 2 — процесс восстановления: , электрод имеет знак «плюс». ЭДС элемента: .

Правый электрод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Правый электрод

Cтраница 2

Для этого устанавливают вначале ls, а затем отсоединяют правый электрод от его контрольной цепи, в результате чего прекращается окисление R в О. Интеграл по току, который продолжает протекать через второй электрод, даст количество О в растворе. Затем тот же эксперимент повторяют с отсоединением левого электрода, после того как вначале опять устанавливается стационарный ток.  [16]

Функцию электрода сравнения в вариантах 1 и 3 выполняет правый электрод, а в вариантах 2 и 4 — левый. Именно к потенциалам этих электродов должен быть в каждом соответствующем случае отнесен потенциал оставшегося электрода, чтобы получилось напряжение ячейки. ДС, совпадают: при отрицательном, катодном токе эта величина берется со знаком минус, при положительном, анодном — со знаком плюс. При этом знак, который в итоге расчета получается для величины е0 е — еср, не зависит ни от пространственного расположения электродов, ни от случайного выбора направления тока, ибо при изменении направления реакции одновременно меняется и знак самой величины ДС.  [17]

Левый электрод имеет более отрицательный потенциал и служит поэтому анодом, правый электрод — водородный — будет катодом и на нем произойдет выделение водорода.  [18]

Поскольку на левом электроде образуется избыток электронов, а реакция на правом электроде не может протекать без участия электронов, достаточно соединить между собой электроды проволочкой, чтобы по ней устремился поток электронов. Это аналогично открыванию вентиля баллона со сжатым газом: сжатый газ превращается в газ под атмосферным давлением без совершения какой-либо полезной работы. Способность электронов перетекать с одного электрода на другой, или электронное давление, измеряется разностью потенциалов двух электродов.  [19]

По международной конвенции принято считать, что напряжение электрохимической системы характеризует потенциал правого электрода относительно левого.  [20]

Электроны, образующиеся при реакции в левом сосуде, перетекают по внешней цепи на правый электрод, где они используются для реакции с ионами водорода. Кружок со стрелкой во внешней электрической цепи означает устройство для измерения тока или для выполнения работы. Гидроксидные ионы медленно диффундируют через пористую перегородку справа налево, чтобы поддерживалась электрическая нейтральность раствора, и соединяются с протонами, которые образуются в левом сосуде.  [22]

Реакция, протекающая на левом электроде, записывается как окислительная, а реакция на правом электроде записывается как восстановительная. Реакция гальванического элемента равна сумме этих двух реакций.  [23]

Реакцию, протекающую на левом электроде гальванического элемента, записывают как окислительную, а на правом электроде — как восстановительную.  [24]

Фарадея; Е — максимальная разность потенциалов, замеряемая р разомкнутой цепи при условии, что правый электрод заряжается положительно.  [25]

А так как потенциал левого электрода условно принимается равным нулю, то ЭДС измеряемого элемента будет равна потенциалу правого электрода. Таким образом, электродный потенциал по водородной шкале Е — это ЭДС электрохимической системы, в которой справа расположен данный электрод, а слева — стандартный водородный электрод.  [27]

Когда элемент работает, на левом электроде водород переходит в раствор с образованием ионов водорода, а на правом электроде растворяется хлористое серебро и осаждается металлическое серебро.  [28]

Разность электрических потенциалов АР равна по величине ( с учетом знака) электрическому потенциалу металлического проводника, присоединенного к правому электроду, минус потенциал аналогичного проводника, присоединенного к левому электроду.  [29]

Страницы:      1    2    3    4

Устройство аккумуляторов | Эко Технологии

Устройство стартерных аккумуляторов


О стартерных аккумуляторах

Стартерные аккумуляторные батареи представляют собой вторичный источник электроэнергии. Поэтому купить стартерные аккумуляторы означает получить батареи, способные полностью восстанавливаться после нового электрического заряда. Как правило, заказать стартерные аккумуляторы автолюбители стремятся для использования главной функции данных аппаратов – обеспечение запуска двигателей. Однако подобрать стартерный аккумулятор можно и для  реализации его второй функции: это прекрасный аварийный источник питания при выходе из строя генератора. Современная промышленность позволяет купить стартерные аккумуляторы, которые работают по принципу превращения при заряде электрической энергии в химическую и при разряде обратного превращения – из химической энергии в электрическую. В результате, можно заказать стартерные аккумуляторы, в которых активная масса как отрицательного, так и положительного электродов преобразуется в сульфат свинца. При этом сегодня потребитель имеет возможность подобрать стартерные аккумуляторы емкостью от 36 до 225 А/ч.

Конструкция аккумулятора

Аккумулятор — химический источник тока, который преобразует химическую энергию в электрическую и накапливает ее. Стандартная 12-вольтовая автомобильная аккумуляторная батарея выполнена из шести последовательно соединенных между собой блоков разноименно заряженных пластин, каждый из которых и представляет собой простейший аккумулятор с выходным напряжением около 2 вольт. Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO2), а электрод со знаком минус — решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Полублоки разноименно заряженных пластин вставляются друг в друга. Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1.27-1.29 г/см3). Полюса (баретки) крайних элементов соединяются с расположенными снаружи корпуса контактными выводами — борнами.

Аккумулятор состоит из следующих основных частей:
  • Моноблок  — это корпус аккумулятора, служащий резервуаром для электролита. Современные аккумуляторы и аккумуляторные батареи имеют полипропиленовые или эбонитовые корпуса.  Эбонитовый корпус характерен для аккумуляторов российского производства. Внутри моноблок любой аккумуляторной батареи разделен на ячейки (три или шесть, в зависимости от напряжения батареи- 6 В либо 12 В) для отдельных блоков пластин.
  • Крышка — закрывает межэлементные соединения аккумулятора и приваривается к корпусу. В обслуживаемых и малообслуживаемых аккумуляторах в крышке могут располагаться индикатор уровня плотности электролита (косвенно свидетельствующий о степени заряженности того аккумулятора, в банке которого индикатор установлен) и отверстия для контроля уровня и доливки электролита, закрываемые пробками. Для того, чтобы избежать повышения давления внутри закрытого корпуса в крышке (или в пробках) выполнены специальные газоотводные каналы. В современных аккумуляторах газоотводные каналы имеют форму лабиринта, позволяющего задержать внутри корпуса капли электролита, уносимые газом, и возвратить их в электролит. Тем самым с одной стороны устраняется выход во внешнюю среду вредных кислотных испарений, а с другой — предотвращается потеря электролита. В аккумуляторах с эбонитовыми корпусами общая крышка отсутствует, ее роль выполняет мастика, которой заливаются межэлементные перемычки.
  • Пластины —  представляют собой свинцовые решетки с нанесенной на них активной массой. Химическая реакция между активной массой и электролитом аккумулятора происходит на поверхности частиц активной массы, поэтому ее делают пористой, чтобы материал хорошо пропитывался электролитом, и в реакции участвовал его максимальный объем.
  • Сепараторы – диэлектрическая прослойка в аккумуляторе, необходимая для предотвращения короткого замыкания между разноименно заряженными пластинами. Современные сепараторы изготавливают из микропористой пластмассы (мипласта) в виде конверта.
    Преимущества конверт-сепаратора
    • повышает надежность аккумуляторных батарей, так как стекающая активная масса  остается внутри конверта;
    • небольшие габаритные размеры, так как пластины установлены на дне моноблока.
  • Соединительные выводы (борны) – выходящие наружу аккумулятора электрические контакты, сделанные из свинца и имеющие стандартные размеры.
По технологии изготовления аккумуляторы бывают:
  • Малосурьмянистые (Pb) аккумуляторы – электролит жидкий.
  • Кальцивые – в положительные и отрицательные пластины добавляется кальций, электролит жидкий.
  • Кальцево-серебряные (Са/Аg9) – в пластины добавляют серебро и кальций, электролит жидкий.
  • AGM (гелевые) – аккумуляторные пластины находятся не в жидком электролите, в загустевшем электролите — геле.
Стандарты производителей
  • Европейский стандарт аккумуляторов  DIN(EN) —  обычные клеммы – А или плоские клеммы – D.
  • Азиатский стандарт аккумуляторов JIS — обычные клеммы расположены на крышке – А или тонкие клеммы – В.
  • Американский стандарт аккумуляторов ССА —  клеммы вкручивающиеся – G.
Основные типы конструкций аккумуляторных батарей

Обслуживаемые аккумуляторы –  из-за добавления в пластины таких аккумуляторов сурьмы, происходит разложение электролита при низком напряжении, вода испаряется и возникает необходимость ее доливать. Долив воды в аккумулятор осуществляется в отверстия на крышке, закрытые пробками. Малообслуживаемые аккумуляторы – в пластины аккумуляторов вместо сурьмы добавляется кальций, что снижает газовыделение в аккумуляторах, а следовательно и скорость выкипания воды. Необслуживаемые аккумуляторы – конструктивно сделаны так, чтобы срок выкипания воды превышал срок службы самой батареи. В результате, необслуживаемым аккумуляторам не требуется контроль уровня электролита, что делает ее самой легкой в эксплуатации.

Диод где плюс где минус. Знаем ли мы, что такое анод

Некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока.

Катод в электрохимии и цветной металлургии

Катод у полупроводниковых приборов

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака катода — «-» или «+», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов. В электрохимии принято считать, что «-» катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления , а «+» анод — тот, где протекает процесс окисления . При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод. В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод. Так, на приведённой иллюстрации изображён обозначенный знаком «-» катод гальванического элемента , на котором происходит восстановление меди. В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора знак анода и катода меняется в зависимости от направления протекания тока. .

В электротехнике за направление тока принято считать направление движения положительных зарядов, отрицательный электрод «−» (

Автор больше всего боится, что неискушённый читатель далее заголовка читать не станет. Он считает, что определение терминов анод и катод известно каждому грамотному человеку, который, разгадывая кроссворд, на вопрос о наименовании положительного электрода сразу пишет слово анод и по клеточкам всё сходится. Но не так много можно найти вещей страшнее полузнания.

Недавно в поисковой системе Google в разделе «Вопросы и ответы» я нашел даже правило, с помощью которого его авторы предлагают запомнить определение электродов. Вот оно:

«Катод — отрицательный электрод, анод — положительный . А запомнить это проще всего, если посчитать буквы в словах. В катоде столько же букв, сколько в слове «минус», а в аноде соответственно столько же, сколько в термине «плюс».

Правило простое, запоминаемое, надо было бы его предложить школьникам, если бы оно было правильным. Хотя стремление педагогов вложить знания в головы учащихся с помощью мнемоники (наука о запоминании) весьма похвально. Но вернемся к нашим электродам.

Для начала возьмем очень серьезный документ, который является ЗАКОНОМ для науки, техники и, конечно, школы. Это «ГОСТ 15596-82 . ИСТОЧНИКИ ТОКА ХИМИЧЕСКИЕ. Термины и определения ». Там на странице 3 можно прочесть следующее: «Отрицательный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является анодом ». То же самое, «Положительный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является катодом ». (Термины выделены мной. БХ). Но тексты правила и ГОСТа противоречат друг-другу. В чем же дело?

А всё дело в том, что, например, деталь, опущенная в электролит для никелирования или для электрохимического полирования, может быть и анодом и катодом в зависимости от того наносится на нее другой слой металла или, наоборот, снимается.

Электрический аккумулятор является классическим примером возобновляемого химического источника электрического тока. Он может быть в двух режимах — зарядки и разрядки. Направление электрического тока в этих разных случаях будет в самом аккумуляторе прямо противоположным , хотя полярность электродов не меняется . В зависимости от этого назначение электродов будет разным. При зарядке положительный электрод будет принимать электрический ток, а отрицательный отпускать. При разрядке — наоборот. При отсутствии движения электрического тока разговоры об аноде и катоде бессмысленны .

«Поэтому, во избежание неясности и неопределенности, а также ради большей точности, — записал в своих исследованиях М.Фарадей в январе 1834г., — я в дальнейшем предполагаю применять термины, определение которых сейчас дам».

Каковы же причины введения новых терминов в науку Фарадеем?

А вот они: «Поверхности, у которых, согласно обычной терминологии, электрический ток входит в вещество и из него выходит, являются весьма важными местами действия и их необходимо отличать от полюсов ». (Фарадей. Подчеркнуто нами. БХ)

В те времена после открытия Т. Зеебеком явления термоэлектричества имела хождение гипотеза о том, что магнетизм Земли обусловлен разностью температур полюсов и экватора, вследствие чего возникают токи вдоль экватора. Она не подтвердилась, но послужила Фарадею в качестве «естественного указателя » при создании новых терминов. Магнетизм Земли имеет такую полярность, как если бы электрический ток шел вдоль экватора по направлению кажущегося движения солнца.

Фарадей записывает: «На основании этого представления мы предлагаем назвать ту поверхность, которая направлена на восток — анодом, а ту, которая направлена на запад — катодом». В основе новых терминов лежал древнегреческий язык и в переводе они значили: анод — путь (солнца) вверх, катод — путь (солнца) вниз. В русском языке есть прекрасные термины ВОСХОД и ЗАХОД, которые легко применить для данного случая, но почему-то переводчики Фарадея этого не сделали. Мы же рекомендуем пользоваться ими, ибо в них корнем слова является ХОД и, во всяком случае, это напомнит пользователю термина, что без движения тока термин не применим. Для желающего проверить рассуждения создателя термина с помощью других правил, например правила пробочника, сообщаем, что северный магнитный полюс Земли лежит в Антарктиде, возле Южного географического полюса.

Ошибкам в применениях терминов АНОД и КАТОД нет числа. В том числе и в зарубежных справочниках и энциклопедиях. Поэтому в электрохимии пользуются другими определениями, более понятными читателю. У них анод — это электрод, где протекают окислительные процессы, а катод — это электрод, где протекают восстановительные процессы. В этой терминологии нет места электронным приборам, но при электротехнической терминологии указать анод радиолампы, например, легко. В него входит электрический ток. (Не путать с направлением электронов).

Литература:

1. Михаил Фарадей. Экспериментальные исследования по электричеству. Том 1. Изд-во АН СССР, М. 1947. с.266-268.

2. Б.Г.Хасапов. Как определять термины «анод» и «катод». ВНИИКИ. Научно-техническая терминология. Реферативный сборник №6, Москва, 1989, с.17-20.

Определить, какой из электродов является анодом, а какой – катодом, на первый взгляд кажется просто. Принято считать, что анод имеет отрицательный заряд, катод – положительный. Но на практике могут возникнуть путаницы в определении.

Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как определить анод и катод» Как определить полярность диода Как получить напряжение 12 вольт Как определить анод диода

Инструкция


Анод – электрод, на котором протекает реакция окисления. А электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом.

Возьмите для примера гальванический элемент Якоби-Даниэля. Он состоит из цинкового электрода, опущенного в раствор сульфата цинка, и медного электрода, находящегося в растворе сульфата меди. Растворы соприкасаются между собой, но не смешиваются – для этого между ними предусмотрена пористая перегородка.

Цинковый электрод, окисляясь, отдает свои электроны, которые по внешней цепи двигаются к медному электроду. Ионы меди из раствора СuSO4 принимают электроны и восстанавливаются на медном электроде. Таким образом, в гальваническом элементе анод заряжен отрицательно, а катод – положительно.

Теперь рассмотрите процесс электролиза. Установка для электролиза представляет собой сосуд с раствором или расплавом электролита, в который опущены два электрода, подключенные к источнику постоянного тока. Отрицательно заряженный электрод является катодом – на нем происходит восстановление. Анод в данном случае электрод, подключенный к положительному полюсу. На нем происходит окисление.

Например, при электролизе раствора СuCl2 на аноде происходит восстановление меди. На катоде же происходит окисление хлора. Поэтому учтите, что анод – не всегда отрицательный электрод, так же как и катод не во всех случаях имеет положительный заряд. Фактором, определяющим электрод, является протекающий на нем окислительный или восстановительный процесс. Как просто

Другие новости по теме:


Любой диод меняет свою проводимость в зависимости от полярности приложенного к нему напряжения. Расположение же электродов на его корпусе указано не всегда. Если соответствующая маркировка отсутствует, определить, какой электрод подключен к какому выводу, можно и самостоятельно. Спонсор размещения


Тиристор представляет собой электронный компонент, который открывается при подаче напряжения на управляющий электрод, после чего остается открытым, независимо от изменения напряжения на нем. Чтобы закрыть тиристор, необходимо отключить питание управляемой цепи. Спонсор размещения P&G Статьи по теме


Чтобы подключить диод, необходимо убедиться, что его параметры соответствуют электрической цепи. Кроме того, перед подключением диод следует проверить на исправность, чтобы устройство не вышло из строя. Вам понадобится Необходимое оборудование: паяльник, отвертка, провода, нож, мультиметр. Спонсор


Вода – это одно из самых распространенных веществ на земле. При установленном порядке вещей без воды не сможет выжить ни одно живое существо. Она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Водород — горючий газ, может использоваться как топливо. Поэтому с тех времен, как люди узнали


Конструкция из трех разных химических веществ, соединенных определенным образом, названа по имени итальянского ученого 18-го века Луиджи Гальвани. Он первым описал явление, при котором такая конструкция — гальванический элемент — вырабатывает электрический ток. А сегодня пользоваться ими любой


Чистый кислород в больших количествах используется в медицине, промышленности и других сферах деятельности. Для этих целей его получают из воздуха путем сжижения последнего. В лабораторных условиях этот газ можно получить из кислородосодержащих соединений, в том числе из воды. Вам понадобится —

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

границ | Снимок материалов отрицательного электрода для калийно-ионных аккумуляторов

Введение

Менее чем за полвека LIB превратились из ранних лабораторных открытий в массовое промышленное производство. Сегодня они оснащают большую часть нашей портативной электроники, а также рассматриваются в качестве источников энергии для электротранспорта следующего поколения. По мере того, как наши общества с каждым днем ​​становятся все более связанными и электрифицированными, производство LIB продолжает стремительно расти (Tarascon, 2010).Кроме того, растущая часть производства возобновляемой энергии должна поддерживаться увеличением емкости хранения, и здесь снова важную роль играют ЛИА. Однако этот впечатляющий успех может столкнуться с практическими препятствиями в будущем. Как и в случае с другими интенсивными человеческими производствами, может возникнуть нехватка ресурсов или геополитическая напряженность. Вдобавок ко всему, после десятилетий улучшения производительности технология LIB, кажется, приближается к пределу плотности энергии (Van Noorden, 2014). По всем этим причинам важно исследовать альтернативные способы эффективного и устойчивого электрохимического накопления энергии.

Среди возможных альтернатив ЛИА представляют интерес аккумуляторы на основе поливалентных катионов, таких как Mg 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ или Al 3+ . Действительно, эти элементы имеют высокое содержание в земной коре, подходящее для разработки «недорогих» батарей, а многовалентные катионы подразумевают перенос более одного электрона, что приводит к высокой емкости (Ponrouch et al., 2016; Fang et al., 2018; Ма и др., 2019; Ян Х и др., 2019). Однако разработка подходящих электролитов по-прежнему остается главной проблемой для всех этих систем, и необходимо приложить значительные усилия, чтобы реализовать их многообещающий потенциал.

Что касается одновалентных ионов, то после десятилетий неизвестности NIB теперь привлекает внимание исследовательского сообщества (Chen et al., 2018; Eftekhari and Kim, 2018). Вдохновленные обширной литературой по LIB, NIB быстро росли, используя сходство с точки зрения материала положительного/отрицательного электрода, электролита, и сегодня первые NIB поступили в продажу. Опускаясь в щелочной колонке, KIB идут ниже и также заслуживают внимания.

Безусловно, гораздо больший размер ионов K + по сравнению с ионами Li + и Na + напрямую повлияет на химический состав материалов внутри батареи.Тем не менее, KIB имеют ряд положительных особенностей: (i) высокое содержание калия в земной коре по сравнению с литием, что приводит к низкой стоимости прекурсоров и солей для производства аккумуляторов; (ii) алюминий не сплавляется с калием, что позволяет использовать дешевые алюминиевые токосъемники для отрицательных электродов; (iii) Низкий окислительно-восстановительный потенциал окислительно-восстановительной пары K + / K (-2,93 В по сравнению с SHE), очень близкий к Li + / Li (-3,04 В по сравнению с SHE), подходящий для разработки высоких энергий. батареи плотности; (iv) Более слабая кислотность по Льюису ионов K + по сравнению с Na + и Li + , что приводит к малому радиусу Стокса в обычных растворителях и, следовательно, обеспечивает высокую ионную диффузию и проводимость.Этот последний пункт хорошо описан Kubota et al. которые показали, что меньший радиус Стокса K + в ПК по сравнению с радиусами Li + и Na + приводит к более высокой проводимости соли KFSI в ПК по сравнению с NaFSI и LiFSI независимо от концентрации соли (Kubota et al. ., 2018).

Следовательно, в последние несколько лет были проведены интенсивные исследования по выявлению электродных материалов, которые могут электрохимически присоединять ионы калия.Что касается материалов положительного электрода, слоистые оксиды, полианионные соединения и аналоги берлинской лазури, по-видимому, демонстрируют наиболее многообещающие свойства (Zhu et al., 2018; Hosaka et al., 2019). Среди них интересно отметить, что оксиды на основе Mn или V также используются в качестве катодных материалов в первичных элементах Zn/MnO 2 , а также в перезаряжаемых ионно-цинковых батареях, которые могут работать с электролитами на водной основе. (Minakshi et al., 2008; Subbaiah et al., 2015; Zhang N. et al., 2017; Ян С и др., 2019). Аналоги берлинской лазури также сообщались в качестве возможного катодного материала для KIB с использованием водных электролитов (Wessells et al., 2011; Su et al., 2017). Сочетание богатых землей и экологически чистых электродных материалов с нетоксичными электролитами является многообещающим для разработки недорогих и безопасных аккумуляторных систем.

Возвращаясь к KIB, очень высокая чувствительность калия к воздуху и влаге исключает его прямое использование в качестве отрицательного электрода без надежной химической или физической защиты поверхности.К счастью, различные материалы электрохимически реагируют с ионами калия при низком потенциале и, следовательно, предлагают многообещающие альтернативы отрицательным электродам из металлического калия. Целью этого краткого обзора является сбор информации о последних достижениях в области материалов для отрицательных электродов для KIB с критическим сравнением характеристик элементов и уделением особого внимания электролитам и соответствующим электрохимическим механизмам.

Электроды на основе графита и углерода

Сообщалось, что широкий спектр углеродсодержащих материалов, таких как графит и его производные, легированный углерод, углеродные волокна, углеродные нанотрубки, мезопористый углерод и твердый углерод, может быть использован в качестве отрицательного электрода в KIB.

Графит, наиболее распространенный отрицательный электрод в ЛИА, также способен интеркалировать ионы калия до образования KC 8 , что соответствует теоретической емкости 279 мАч/г. Это важное преимущество по сравнению с технологией NIB, поскольку в обычных карбонатных электролитах не наблюдается внедрения ионов натрия в графит. Эта характеристика была подтверждена теоретическими расчетами профилей потенциала для различных ИСГ и могла быть объяснена более высоким окислительно-восстановительным потенциалом Na + /Na при -2.71 В против SHE по сравнению с окислительно-восстановительным потенциалом Li + / Li и K + / K с -3,04 и -2,93 В соответственно (Okamoto, 2014). Процесс электрохимической интеркаляции ионов калия в графит был впервые описан Jian et al. (2015), с процессом стадирования и образованием промежуточных продуктов KC 36 и KC 24 , выявленных с помощью XRD ex situ (Jian et al., 2015) (рис. 1). Умеренная цикличность графитового электрода, особенно при высоких плотностях тока, побудила авторов обратить внимание на поведение более мягких углей, полученных пиролизом органического ароматического соединения.Мягкий углерод показал более высокий рабочий потенциал, чем графит с наклонным профилем потенциала, менее подходящий для аккумуляторных батарей, но гораздо лучшие циклические характеристики и скорость. В то же время Luo et al. предложили несколько иной процесс стадирования. на основе расчетов ab initio с KC 24 , KC 16 и KC 8 соответственно, сформированными от стадии III до стадии I (Luo et al., 2015). Образование KC 8 в полностью разряженном состоянии, характеризующееся бронзовым цветом, было подтверждено ex situ XRD и рамановской спектроскопией (рис. 1).В последнее время несколько работ, посвященных экспериментам с РФА, скорее предполагали образование KC 36 на стадии III и KC 24 на стадии II (Beltrop et al., 2017; An et al., 2018; Kubota et al., 2018).

Рисунок 1 . Слева: рентгенограммы электродов, остановившиеся в разных точках во время первого цикла полуэлементов K/Graphite, циклированных со скоростью C/10, с соответствующими структурами (Jian et al., 2015). Справа: рентгенограммы и фотография как чистого, так и полностью разряженного графитового электрода *KC24.Справа внизу структуры K-GIC, предложенные расчетами DFT (Luo et al., 2015). Адаптировано с разрешения Jian et al. (2015) и Luo et al. (2015) Copyright (2018) Американское химическое общество.

Подробное исследование различий механизма введения ионов калия в графит с использованием электролита на основе карбоната (KPF 6 в EC/DEC) или электролита на основе эфира (KPF 6 в моноглиме или диглиме) было проведено группой Пинта (Кон и др., 2016; Шаре и др., 2016а). Operando Спектроскопия комбинационного рассеяния света показала, что свободные ионы внедряются с использованием карбонатных растворителей, тогда как совместная интеркаляция ионов и растворителя происходит с электролитом на основе эфира, однако без повреждения первозданной структуры графита (рис. 2). Таким образом, многослойный графеновый электрод показал емкость 95 мА·ч/г при 2 А/г после 1000 циклов с высокой кулоновской эффективностью при использовании KPF 6 (1 M) в диглиме, в то время как плохое сохранение емкости было получено для нескольких слоев. графеновый электрод при 100 мА/г с KPF 6 (0.8 M) в электролите EC/DEC. Об аналогичной тенденции недавно сообщили Wang et al. которые показали, что электролит на основе КПФ 6 (1 М) в ДМЭ приводит к тонкому ИЭВ и небольшому расширению графитовой плоскости (002), тогда как КПФ 6 (1 М) в ЭК/ДМК приводит к формирование KC 8 с 60% объемным расширением и более толстым SEI (Wang et al., 2019).

Рисунок 2 . Слева вверху: электрохимическое поведение и характеристики графенового электрода с несколькими слоями с электролитом на основе карбоната.Слева внизу: in situ эволюция спектров комбинационного рассеяния во время LSV при 0,5 мВ/с. Справа вверху электрохимическое поведение природного графита с электролитом на основе эфира. Справа внизу, in situ эволюция спектров комбинационного рассеяния во время измерения LSV. Воспроизведено из Cohn et al. (2016) и Share et al. (2016a) с разрешения Королевского химического общества.

Что касается результатов при езде на велосипеде, Komaba et al. подчеркнул влияние связующего на характеристики электродов на основе графита (Komaba et al., 2015). Более высокая кулоновская эффективность достигается при использовании связующих PA-Na и CMC-Na, чем при использовании PVdF. Растворитель электролита также оказывает сильное влияние, что согласуется с ранее обсуждавшимся сравнением между карбонатами и растворителями на основе эфира. Сосредоточившись на карбонатах, Zhao et al. показали, что улучшенное сохранение емкости 220 и 200 мАч/г может быть получено при 20 мА/г при использовании смеси ЭК/ПК и ЭК/ДЭК соответственно, в то время как при использовании смеси ЭК/ДМК емкость постоянно снижается (Zhao J. et al. ., 2016).Полинанокристаллический графит, синтезированный методом CVD, показал низкую кулоновскую эффективность 54% в течение первого цикла (по сравнению с 78% для графита), но лучшее сохранение емкости, связанное с наличием неупорядоченных нанодоменов, позволяющих сохранить структурную целостность материал при последовательной вставке/удалении K + (Xing et al., 2017). В недавнем исследовании Hui et al. предположили, что более быстрое внедрение K + в графитовые материалы может быть достигнуто с предварительным кондиционированием слоя SEI на основе Li + (Hui et al., 2018). Относительно низкоскоростная способность графита побудила к исследованию других углеродистых материалов. Среди них аморфный упорядоченный мезопористый углерод (OMC) представляет два интересных аспекта для хранения ионов K: большее межслоевое расстояние и большее количество краев и дефектов, чем графит, подходящий для интеркаляции и адсорбции ионов K + соответственно (Wang W. и др., 2018). Таким образом, этот уголь проявлял более высокую обратимую емкость, чем графит, в течение первых циклов, которая сохранялась на уровне 257 мАч/г после 100 циклов при плотности тока 50 мА/г.

Среди других углеродистых материалов, исследованных в качестве возможных анодных материалов для KIB, УНТ кажутся многообещающими благодаря образуемой ими взаимосвязанной проводящей сети, которая также позволяет избежать добавления материалов мертвого объема, таких как связующее вещество и проводящая добавка. Легированные азотом маты УНТ, собранные в стопку, полученные с помощью CVD, демонстрируют обратимую емкость 236 мАч/г после 100 циклов при 20 мА/г, тогда как многослойные маты УНТ не интеркалируют ионы K + обратимо (Zhao et al., 2018). Легированные азотом УНТ, полученные пиролизом металлоорганического каркаса, обеспечивают 255 мАч/г при 50 мА/г после 300 циклов и превосходную пропускную способность при 100 мАч/г при 2 А/г с KPF 6 (0,8 М) EC /DEC электролит (Xiong et al., 2018a). Ван и др. сообщили о подробном исследовании иерархической губки УНТ с модулированной объемной плотностью от 8 до 21 мг/см 3 и показали, что менее плотные УНТ, имеющие более высокий объем макропор и более высокую удельную емкость (Wang Y. et al., 2018).

Изменяя морфологию, CNF также были тщательно исследованы. УНВ, приготовленный электроспиннингом, показал высокую стабильность при циклировании, поддерживая 210 мАч/г в течение 1200 циклов при 200 мА/г с KPF 6 (0,8 М) в электролите EC/DEC (Zhao et al., 2017). УНВ, легированные азотом, синтезированные путем карбонизации в атмосфере N 2 предшественника полипиррола, продемонстрировали аналогичные характеристики с хорошим сохранением емкости и высокой скоростью (Xu et al., 2018). Количественный анализ свойств хранения N-УНВ, карбонизированных при различных температурах от 650 до 1100°C, показал, что низкие температуры индуцируют процесс адсорбции/десорбции K + , приписываемый емкостному поведению, тогда как более высокие температуры карбонизации приводят к внедрению K + Фарадея. /экстракционные процессы.Это было хорошо описано Lin et al. с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света operando на УНВ, карбонизированном при 650, 1250 и 2800°C (Lin et al., 2019). Они показали, что присутствие огромных N-индуцированных дефектов или насыщенных кислородом функциональных групп с использованием низкотемпературной карбонизации приводит к емкостному накопительному поведению при потенциале выше 1 В. in situ Рамановские наблюдения выявили стадийный процесс на графеновых слоях с образованием KC 24 и KC 8 (рис. 3).Положительное влияние N-легирования на графеновые слои ранее было продемонстрировано Pint et al. через исследование, посвященное множеству графенов (Share et al., 2016b). Для всех вышеупомянутых исследований низкий кулоновский КПД на первых циклах из-за высокой удельной площади, приводящей к сильному разложению электролита, а также форма профилей потенциала с прогрессивным наклоном остаются препятствием для промышленного применения.

Рисунок 3 . Слева: профиль потенциала при 25 мА/г и in situ Спектры комбинационного рассеяния УНВ, отожженного при 1250°C (вверху), и УНВ, отожженного при 2800°C (внизу).Справа, номинальные возможности электродов УНВ. Адаптировано из Lin et al. (2019) с разрешения Elsevier.

Характеристики твердого углерода, известного отрицательного электрода в NIB (Irisarri et al., 2015), также были исследованы в KIB. В подробном исследовании Jian et al. сравнили электрохимическую реакцию Na + и K + с электродами из твердых углеродных микросфер, полученных пиролизом сахарозы (Jian et al., 2016). Среднее потенциальное плато немного больше, а поляризация выше с калием, чем с натрием.Однако лучшая скорость и сохранение емкости были получены для калия с 216 мАч/г после 100 циклов при скорости C/10 с KPF 6 (0,8 М) в электролите EC/DEC. Сравнительная работа по твердости углерода была проведена Ji et al. использование твердых углеродов, мягких углеродов и их смешанных композитов для определения основных характеристик неграфитового углерода для хранения калия (Jian et al., 2017). Их электрохимическая оценка показала, что смешанный композит демонстрирует наилучшие характеристики, сочетая хорошую циклическую стабильность и высокую производительность мягкого и твердого углерода соответственно.Предварительная термическая обработка твердых углей, полученных из сахаридов, перед карбонизацией, по-видимому, является ключевым моментом для получения каркасной структуры, подобной молекулярному ситу, образованной сшитыми турбостратными нанодоменами, которая остается стабильной при калиевом и, следовательно, отвечает за хороший срок службы. композита. Используя оптимизированные параметры синтеза и связующее PA-Na, Yamamoto et al. получили обратимую емкость 290 мАч/г в течение 50 циклов при 25 мА/г с KFSI (1 M) в электролите EC/DEC (Yamamoto et al., 2018).

В заключение следует отметить, что в качестве потенциальных отрицательных электродов для KIB был изучен широкий спектр углеродистых материалов. Графитовые соединения могут обратимо интеркалировать ионы калия при низком потенциале после поэтапного процесса до образования KC 8 с теоретической емкостью 279 мАч/г, но они обладают относительно низкой скоростью. Пористые угли с большой удельной площадью, такие как CNF или CNT, характеризуются емкостным поведением с адсорбцией/десорбцией K + внутри пористой структуры, демонстрируя более высокий рабочий потенциал и лучшее сохранение емкости и скорости, чем графит.Синтез материалов со специальной структурой, сочетающей преимущества графитовых соединений и пористого углерода, может позволить разработать более эффективные отрицательные электроды для KIB.

Электроды вставного типа

Соединения на основе титана

Помимо графита и углеродистых материалов, большинство неорганических материалов вставочного типа, исследованных для их потенциального применения в качестве отрицательных электродов в KIB, основаны на окислительно-восстановительной паре Ti 3+ /Ti 4+ .Репрезентативные исследования электрохимических свойств оксидов, фосфатов и карбидов титана возобновляются в следующих параграфах.

Электрохимическое внедрение лития и натрия в полиморфные модификации диоксида титана в прошлом интенсивно изучалось, особенно в качестве модельных электродных материалов. Что еще более интересно с точки зрения способности к циклированию, щелочные оксиды титана, такие как шпинель Li 4 Ti 5 O 12 или моноклинная Na 2 Ti 3 O 7 , сочетают в себе недорогой синтез и нетоксичность, а Li 4 Ti 5 O 12 в настоящее время находится в центре внимания аккумуляторной промышленности.Чтобы обойти низкую электронную проводимость Na 2 Ti 3 O 7 , Li et al. произвели гидрогенизированные нанопроволоки, выращенные на углеродной губке, легированной азотом, и полученный композит демонстрирует емкость на ранней стадии 108 мАч/г при 100 мА/г и хорошее сохранение емкости с KPF 6 (1M) в электролите EC:DEC ( Ли и др., 2018).

Аналоги калия (K 2 Ti 4 O 9 , K 2 Ti 6 o 13 , а также K 2 Ti 8 o 17 ) также были исследованы (Рисунок 4).В 2016 году Кишор и соавт. полученный K 2 Ti 4 O 9 микрометрового размера твердотельным способом и сообщил о начальной емкости 97 мАч/г при 30 мАч/г с KPF 6 (1 M) в EC:PC ( Кишор и др., 2016). Хорошее сохранение емкости наблюдалось при низких скоростях, но быстрое затухание происходит при увеличении плотности тока. Что касается других материалов вставного типа, ожидается, что уменьшение размера частиц улучшит диффузию ионов и, таким образом, повысит производительность. Действительно, наноленты K 2 Ti 4 O 9 , изготовленные из выщелоченного кислотой Ti 3 C 2 (MXene), полученные гидротермальным путем, демонстрируют более высокую емкость даже при высоких скоростях тока, а также более длительный срок службы при циклировании. , используя KPF 6 (1M) в диглимовом электролите (Dong et al., 2017) (рис. 4). Получение нанокомпозитов C-K 2 Ti 4 O 9 путем преобразования Ti 2 AlC также является возможной альтернативой, однако полученный материал был исследован только в качестве электрода ЛИА (Liu et al., 2019). В том же направлении гидротермальными процессами были получены наноструктурированные K 2 Ti 8 O 17 или K 2 Ti 6 O 13 . При использовании KPF 6 (0,8 М) в электролите EC:DEC композитные электроды из акантосфероподобных наностержней K 2 Ti 8 O 17 проявляют при 20 мА/г первую разрядную емкость, превышающую 180 мАч/г.Несмотря на значительную необратимую емкость в первом цикле, эти материалы сохраняют стабильную емкость, превышающую 115 мАч/г, в течение 50 циклов при низких скоростях; это значение, однако, быстро исчезает при увеличении скорости (Han et al., 2016b). В аналогичном подходе наностержни K 2 Ti 6 O 13 , структурированные в микроскаффолдах, были получены с помощью гидротермального процесса в щелочных условиях. При 50 мА/г начальная разрядная емкость приближается к 300 мАч/г с KPF 6 (0.8 М) в ПК (с 5 об.% добавки ФЭК) электролите. После значительной необратимой потери при последующем заряде циклическая емкость остается стабильной около 90 мАч/г (Dong et al., 2018). Для всех этих оксидов наблюдается низкая кулоновская эффективность, связанная с возможным образованием SEI или значительным захватом ионов калия в слоистую структуру.

Рисунок 4 . Топ, кристаллические структуры K 2 Ti 4 O 9 , K 2 Ti 6 O 13 , а также K 2 Ti 8 o 17 (слева направо) демонстрируя слоистую организацию с триплетом октаэдрических цепей TiO 6 с общими ребрами и ионами калия в межслоевом пространстве.Нижняя часть, TEM и HRTEM нанолент Ti 3 C 2 — производных K 2 Ti 4 O 9 и соответствующих электрохимических характеристик. Адаптировано с разрешения Dong et al. (2017) Copyright (2017) Американское химическое общество.

Полианионные соединения широко исследуются в качестве электродных материалов для LIB и NIB, поскольку они обычно имеют очень открытый каркас, который облегчает диффузию ионов. Более того, химическое замещение либо переходного элемента, либо лиганда позволяет настраивать, а иногда и улучшать электрохимические свойства (Messinger et al., 2015). Следовательно, K-содержащие полианионные соединения также могут быть интересными электродами для KIB. Хотя для стороны положительного электрода подходит множество композиций (Hosaka et al., 2019), до сих пор сообщалось, что только KTi 2 типа NASICON (PO 4 ) 3 может использоваться на стороне отрицательного электрода. Чтобы сбалансировать плохую проводимость и получить интересные электрохимические характеристики, необходима инженерия поверхности. В 2016 году Хан и соавт. оценивали нанокубический KTi 2 (PO 4 ) 3 , полученный гидротермальным способом, и KTi 2 с углеродным покрытием (PO 4 ) 3 , полученный методом с использованием тростникового сахара и др., 2016а). В обоих случаях после первого цикла наблюдается плато потенциала разряда при 1,7 В, тогда как профиль заряда более пологий (рис. 5). Без углеродного покрытия емкость KTi 2 (PO 4 ) 3 при токе C/2 с KPF 6 (0,8 М) в электролите EC:DEC быстро снижается после начальной разрядной емкости около 75 мАч /g, Spheroidal KTi 2 (PO 4 ) 3 Нанокомпозиты @C, полученные электрораспылением, используют внутреннюю углеродную сетку и обеспечивают достаточную пористость для эффективной пропитки электролитом.Следовательно, улучшаются электрохимические характеристики с высокой обратимой емкостью 293 мАч/г при 20 мА/г и очень хорошей пропускной способностью (133 мАч/г при 1 А/г) (Wei et al., 2018). Иерархические микросферы Ca 0,5 Ti 2 (PO 4 ) 3 @C также получали электрораспылением. В этом случае двухвалентные катионы кальция индуцируют вакансии в исходных материалах, которые могут усилить ионную диффузию (рис. 5). Интересны электрохимические характеристики со стабилизированной емкостью, близкой к 250 мАч/г при 50 мАч/г (Zhang Z.и др., 2018).

Рисунок 5 . Вверху электрохимические характеристики KTi 2 с покрытием C (PO 4 ) 3 ; ниже кристаллографическая структура Ca 0,5 Ti 2 (PO 4 ) 3 , показывающая катионные вакансии, которые способствуют диффузии ионов калия. Воспроизведено и адаптировано из Han et al. (2016a) с разрешения Королевского химического общества и с разрешения Zhang Z. et al. (2018). Авторское право (2018) WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.КГаА, Вайнхайм.

Электрохимическое внедрение калия также было протестировано в соединениях MXene. Эти ранние карбиды или карбонитриды переходных металлов обеспечивают расстояние между пластинами в двумерной морфологии, обеспечивающее быструю ионную диффузию. MXenes обычно получают выщелачиванием слоев A в исходной фазе M n+1 AX n . Это приводит к химическому составу M n+1 X n или M n+1 X n Tx, если он включает анионные концевые группы, полученные на стадии выщелачивания.Теоретическое моделирование внедрения калия в Ti 3 C 2 или O-концевые Ti 2 CO 2 MXene обеспечивает высокую емкость 192 и 264 мАч/г соответственно (Er et al., 2014; Xie et al. ., 2014). Ti 3 C 2 T x (T = O, F и/или OH) оценивали как электродный материал, обеспечивающий первую разрядную емкость 260 мАч/г (в KPF 6 (1 M) в электролите EC:PC), как и предполагалось. В то время как последующая зарядка все еще интересна (146 мАч/г), при циклировании наблюдается постоянное снижение емкости (до 45 мАч/г после 120 циклов).Трехмерные пористые алкализированные наноленты Ti 3 C 2 с расширенным межпластинчатым пространством были легко получены из Ti 3 C 2 в водном КОН Lian et al. Эти материалы сохраняют емкость 42 мАч/г при 200 мАч/г после 500 циклов (Lian et al., 2017).

Подводя итоги, можно сказать, что, хотя обычно наблюдается хорошая разрядная способность для материалов вставного анода на основе титана, последующее необратимое и быстрое затухание резко снижает общую производительность.Внедрение большого количества ионов калия в жесткие кристаллические структуры не кажется простым, и получаются лишь ограниченные возможности. Кроме того, при повышенных плотностях тока часто наблюдается снижение емкости, что, скорее всего, связано с важными кинетическими ограничениями. Интересно отметить некий консенсус в использовании электролита при изучении таких материалов вставочного типа. Действительно, во всех упомянутых выше работах упоминаются электролиты на основе КПФ 6 . Как показано в случае с другими материалами электродов, ожидается, что электролит будет влиять на характеристики циклирования.Следовательно, повторное использование этих материалов на основе титана с другими электролитными солями и составами может привести к улучшению электрохимических свойств.

Другие материалы электродов вставного типа

Электроды на основе ванадатов, таких как множество различных полиморфов V 2 O 5 , интенсивно исследовались на предмет их свойств внедрения щелочи. Оксиды калия-ванадия объединяют широкий спектр соединений, которые в основном предлагаются в качестве материалов положительных электродов для ЛИА.Интересно, что Лю и соавт. повторно посетил гидротермально полученный K 0,23 V 2 O 5 и показал очень низкий потенциал электрохимического введения калия (Liu et al., 2018). Очень высокая емкость первого разряда 800 мАч/г (вызванная значительными побочными реакциями) не сохраняется при циклировании, а стабильная емкость 100 мАч/г при 20 мА/г с KPF 6 (0,8 М) в ЭК :DEC в качестве электролита является весьма приемлемым.

Слоистые дихалькогениды переходных металлов имеют пластинчатую структуру с открытыми диффузионными плоскостями.Хотя химическое внедрение калия в слоистый MoS 2 изучалось в течение десятилетий для получения доступа к необычным физическим свойствам, таким как сверхпроводимость, об электрохимическом внедрении сообщалось только недавно. Начиная с коммерческого MoS 2 и используя простую рецептуру электрода, была получена стабильная емкость 65 мАч/г при плотности тока 20 мА/г (Ren et al., 2017). Несмотря на то, что соответствующий окислительно-восстановительный потенциал для материала отрицательного электрода довольно высок (1,2–1,5 В), распространенность MoS 2 может сделать его предпочтительным материалом для устойчивых крупномасштабных приложений.

Легирующие и конверсионные электроды

Свойства электродных материалов вставочного типа, представленные в предыдущих разделах, ясно демонстрируют, что открытые кристаллографические структуры могут оказаться неспособными стабилизировать обратимое внедрение ионов калия в течение длительных периодов времени. С конверсионными и легирующими материалами, наоборот, не возникает проблемы вялой диффузии ионов калия в кристаллическую структуру, поскольку электрохимический процесс полностью меняет форму исходного материала и образует новые калийсодержащие частицы посредством фазовых переходов.В этом разделе в качестве возможных материалов для отрицательного электрода будут обсуждаться интерметаллические соединения и материалы конверсионного типа на основе блочных элементов p . Как и в случае с литием и натрием, также и с калием образование таких фаз соответствует высокой теоретической емкости с сопутствующим большим объемным расширением, которое необходимо устранить с помощью электродной техники (Sultana et al., 2018). В некоторых случаях для решения проблемы расширения используется комбинированный подход, объединяющий активные элементы с углеродом, что также может способствовать повышению емкости.

Среди легирующих элементов сурьма представляется очень интересной из-за ее низкого рабочего потенциала по сравнению с K + /K и ее высокой теоретической емкости 660 мАч/г, соответствующей образованию K 3 Sb. В 2015 году McCulloch et al. исследовал нанокомпозит Sb/C, полученный шаровой мельницей, и достиг 600 мАч/г при 35 мА/г с KPF 6 (1M) в электролите EC:PC (McCulloch et al., 2015). Образование кубической формы K 3 Sb было показано методом РФА. Общий электрохимический механизм позже был детализирован другими группами.Образование аморфных интермедиатов K x Sb было предположено операндо XRD, а аморфное состояние Sb после заряда было подтверждено спектроскопией комбинационного рассеяния, тогда как наша группа также указала на образование незначительных количеств гексагональных K 3 Sb (Цолов и Илиев, 1992; Габаудан и др., 2018а; Хан и др., 2018; Йи и др., 2018) (рис. 6). Здесь важно отметить, что в этих работах использовались различные типы первичных частиц, от объемного Sb до наночастиц, заключенных в пористую углеродную матрицу, что приводило к очень похожим электрохимическим механизмам.Кроме того, механизм реакции Sb с K еще полностью не изучен из-за значительной аморфизации материала во время циклирования, и в будущем необходимо предпринять ряд усилий для выявления структурных превращений, происходящих во время циклирования. Это невозможно сделать без использования мощных методов исследования локальной среды вокруг атомов Sb, таких как анализ XAS или PDF, путем сравнения образцов, полученных с помощью электрохимии, с эталонами, приготовленными с помощью химии твердого тела, как это было сделано в прошлом для Sb в NIB ( Аллан и др., 2016; Дарвич и др., 2018).

Рисунок 6 . Слева: гальваностатические профили Sb (вверху) и Bi (внизу) электродов, циклически повторяющихся со скоростью C/5. Середина, операндо XRD картины, записанные во время первого цикла. Справа: изменение нормализованного объема при добавлении калия. Перепечатано с разрешения Gabaudan et al. (2018а). Авторское право (2018) Американское химическое общество.

Подобно сурьме, висмут может реагировать с калием с образованием K 3 Bi, что соответствует теоретической емкости 385 мАч/г.Какой бы ни была природа Bi-электрода и электролита, наблюдается одно плато потенциала около 0,35 В в гальваностатических условиях во время первого разряда, что свидетельствует о двухфазной реакции. Однако во время следующих разверток можно обнаружить три плоских плато между 0,5 и 1,3 В, что соответствует трем независимым стадиям реакции. Очень рано Zhang et al. предложили обратимое калийование в два этапа от Bi до KBI, а затем от KBi до K 3 Bi, тогда как Guo et al. предположил образование твердого раствора Bi-K перед двухфазной реакцией между K 5 Bi 4 и K 3 Bi.Хуанг и др. подтвердили экспериментальные данные расчетами DFT и показали непрерывное образование K 3 Bi в ходе первого восстановления, а затем трехстадийный процесс при окислении, приводящий последовательно к K 3 Bi 2 и KiB 2 и Bi, отбрасывая K 5 Bi 4 и KBi. Тот же механизм был предложен Lei и др. . с уточнениями Ритвельда ex situ рентгенограмм и Gabaudan et al. в условиях операндо (рис. 6).Олово является хорошо известным анодным материалом в LIB и NIB, теоретически обеспечивающим удельную емкость 991 и 847 мАч/г, что соответствует образованию Li 22 Sn 5 и Na 15 Sn 4 соответственно. Кроме того, олово широко распространено, дешево и нетоксично. В KIB расчеты первого принципа DFT предполагали образование KSn как наиболее калиевой фазы при среднем потенциале 0,5 В, что приводит к емкости 226 мАч / г (Kim et al., 2018). В первом экспериментальном исследовании Sultana et al.композит Sn/C, полученный путем измельчения в шаровой мельнице, показал первую обратимую емкость 150 мАч/г (Sultana et al., 2016). Соответствующий гальваностатический профиль показывает одно плато во время разряда, тогда как при заряде наблюдаются (но не объясняются) несколько процессов. Ван и др. получили аналогичные характеристики с использованием наночастиц Sn и идентифицировали образование KSn как с помощью ex situ XRD, так и с помощью электронной дифракции (Wang et al., 2017). Глядя на эволюцию объемного расширения in situ TEM, они также предположили образование аморфного K 4 Sn 9 в качестве промежуточной фазы только во время разряда.Совсем недавно синхротронный XRD i n situ , выполненный на пленке CVD Sn, циклически повторяемой со скоростью 0,1 мВ / с, показал, что Sn также может быть непосредственно преобразован в KSn (Ramireddy et al., 2017). Объемное расширение в результате образования KSn составляет 180%, что относительно мало по сравнению с образованием Li 22 Sn 5 (257%) и Na 15 Sn 4 (410%) в LIB и NIB. Тем не менее, калиевое олово также сопровождается многочисленными трещинами, вызывающими распыление электрода и непрерывную деградацию электролита при воздействии электролита на поверхность свежего олова.

Параллельно с пониманием механизма электрохимического сплавления было предложено несколько стратегий, направленных на улучшение характеристик циклирования. В своей основополагающей работе McCulloch et al. наблюдали быстрое снижение емкости после нескольких циклов с нанокомпозитом Sb/C. Уменьшив потенциальное окно, они ограничили объемное расширение и стабилизировали обратимую емкость на уровне 250 мАч/г в течение почти 50 циклов (McCulloch et al., 2015). Состав композиционного материала играет важную роль в характеристиках цикла, как сообщалось для шарового измельчения Sb/C (Sultana et al., 2019). Большее количество углерода позволило улучшить стабильность при циклировании, но при расчете емкости с учетом массы композита получается уменьшенная емкость. Выбор электролита также является ключевым параметром для повышения производительности. С электродами на основе Sb использование соли KFSI вместо KPF 6 в смеси EC:DEC позволило получить лучшую стабильность SEI и, следовательно, более высокую кулоновскую эффективность и сохранение емкости (Madec et al., 2018; Zhang Q. et др., 2018). Повышение производительности также может быть достигнуто за счет использования концентрированных солей электролитов, как сообщалось Liu et al.с KFSI (3M) в DME, что дает для композитного электрода Sb / C емкость 200 мАч / г после 800 циклов при 1 А / г (Liu Q. et al., 2018). Переходя к электродам на основе висмута, также интересно отметить, что электролиты на основе карбоната кажутся неподходящими, поскольку они приводят к быстрому снижению емкости. Кроме того, не вполне понятно, почему плато, соответствующие фазовым переходам KBi 2 -Bi и K 3 Bi 2 -KBi 2 , не сохраняются при циклировании с использованием карбонатных электролитов, а сохраняются использование эфиров в качестве растворителей электролитов.Выбор калиевой соли также имеет решающее значение: более высокая кулоновская эффективность сообщается как с солью KFSI вместо KPF 6 , так и с электролитами на основе эфира, включая моноглим или диглим, вместо электролитов на основе карбоната. Концентрация соли также играет важную роль в работе электрода, как было показано Zhang et al. с солью KTFSI в диглиме, обеспечивающей лучшие характеристики композитного электрода [email protected] с электролитом, концентрированным 5 М солями (Zhang R. et al., 2018). Недавно было достигнуто выдающееся сохранение емкости 550 мАч/г после 100 циклов для композита Sb/C, синтезированного с помощью стратегии с электрораспылением, подвергнутого циклированию с KTFSI (4 M) в смеси EC/DEC (Zheng et al., 2019). Что касается влияния растворителя, то об этом сообщили Chen et al. что молекулы моноглима подвергаются специфической химической адсорбции на поверхности Bi-электродов, что приводит к стабильному SEI и лучшей производительности по сравнению с электролитами на основе ПК (Lei et al., 2018). Таким образом, они получили емкость 320 мАч/г при 2°С (800 мА/г) после 300 циклов с электролитом на основе ДМЭ в конфигурации полуэлемента K/Bi.Нанокомпозит Bi/rGO, синтезированный в растворе при комнатной температуре, сохранял емкость 290 мАч/г после 50 циклов при 50 мА/г (Zhang Q. et al., 2018). Такие же тенденции наблюдались и для электродов на основе олова. Использование соли KFSI вместо KPF 6 в EC:DEC, а также ограниченное потенциальное окно между 0,01 и 1,2 В привело к улучшению циклических характеристик (Ramireddy et al., 2017; Zhang Q. et al., 2018).

Другие легирующие материалы, такие как Si, Ge и Pb, в настоящее время привлекают незначительное внимание.Эти элементы могут реагировать только с одним калием, что приводит к интересным теоретическим емкостям 954, 369 и 129 мАч/г соответственно. Что касается кремния, Sultana et al. не получили надежных доказательств электрохимического калиевого электрода Si/графена в отличие от предсказанного образования сплава KSi, предложенного Ceder (Kim et al., 2018; Sultana et al., 2018). Единственное сообщение об электрохимической активности кремния можно найти в работе Komaba et al., которые использовали композит Si/графит, составленный с связующим PA-Na, который показал обратимую емкость 510 мАч/г (Kubota et al., 2018). С другой стороны, об активности Ge в KIB сообщили только Guo et al. с использованием GeP 5 , приводящего к образованию KGe (Zhang et al., 2018a). Свинец имеет относительно низкую теоретическую емкость (127 мАч/г). Путь электрохимического сплавления тщательно прослеживался с помощью operando XRD, показывающего трехстадийный процесс во время разряда с K 10 Pb 48 и K 4 Pb 9 промежуточными продуктами и KPb в качестве конечного продукта, тогда как только K 4 Pb 9 обнаруживается во время загрузки перед извлечением металлического свинца (Gabaudan et al., 2018б).

Среди p -блочных элементов фосфор представляется очень многообещающим электродным материалом благодаря его большому содержанию и очень высокой теоретической емкости: ожидается 2594 мАч/г для образования K 3 P. Фаза K-P Диаграмма представляет следующий диапазон сплавов: K 3 P, K 4 P 3 , KP, K 4 P 6 , K 3 P 7 , K 3 P 11 и KP 15 могут наблюдаться при электрохимическом калиевании фосфора (Sangster, 2010).Расчеты по первому принципу, проведенные Ceder et al. показали, что фазы KP и K 4 P 3 могут образовываться при потенциале 0,8 и 0,2 В соответственно, тогда как K 3 P в их расчетах оказались неустойчивыми (Kim et al., 2018). Однако фосфор страдает как от низкой электропроводности, так и от значительного объемного расширения, как и все легирующие материалы. Использование интерметаллических соединений, а также наноструктурирование пористых углеродных каркасов являются возможными решениями для преодоления этих недостатков.Сочетание фосфора с другими активными элементами или поиск наноструктурированных архитектур в пористых проводящих каркасах является обязательным, чтобы сбалансировать его низкую электропроводность. Первое исследование фосфорсодержащего соединения было проведено Guo et al. с использованием композита Sn 4 P 3 /C, который показал емкость 307 мАч/г после 50 циклов при 50 мА/г, что намного лучше. чем оба электрода P/C или Sn/C (Zhang W. et al., 2017) (рис. 7). Синтез наночастиц Sn 4 P 3 , встроенных в пористые углеродные волокна, в дополнение к замене соли KPF 6 на KFSI позволил значительно улучшить циклические характеристики (Zhang et al., 2018б). После исследования Sn 4 P 3 они изучили калий нанокристаллического GeP 5 , синтезированного с помощью шаровой мельницы, который показал обратимую емкость 495 мАч/г после 50 циклов при 50 мА/г (Zhang et al. , 2018а). Измерения FTIR, выполненные на электроде GeP 5 после одного цикла, показали образование однородного слоя SEI как с KFSI, так и с KPF 6 в EC/DEC, в то время как использование 5% FEC индуцировало неоднородный и толстый SEI. Удержание фосфора в пористом углеродном субстрате интенсивно изучалось в LIB с целью повышения электропроводности и сдерживания изменения объема в процессе легирования.Та же методология была также применена в KIB с описанными композитами P/C, размолотыми в шаровой мельнице, и [email protected], [email protected] или [email protected], синтезированными методом испарения/конденсации (Sultana et al., 2017a,b; Liu D. et al., 2018; Wang H. et al., 2018; Wu et al., 2018b; Xiong et al., 2018b) (рис. 7). Глядя на электрохимическое поведение этих материалов, первая разрядная емкость никогда не достигала 2596 мАч/г, как ожидалось для образования K 3 P, а скорее емкости около 850 мАч/г, ожидаемой для образования КП.Несмотря на эту неожиданно низкую емкость, для фосфора наблюдаются многообещающие свойства при циклировании: емкость 427 мАч/г измерена после 40 циклов при 100 мА/г для красных наночастиц P, встроенных в трехмерный углеродный нанолистовой каркас, тогда как 366 мАч/г после 50 циклов при 100 мА/г получается для красного P, испаренного и диспергированного в восстановленный оксид графена (Wang H. et al., 2018; Xiong et al., 2018b).

Рисунок 7 . Гальваностатические профили и сохранение емкости красного композита [email protected] (слева), электрода Sn, полученного методом электронно-лучевого испарения (в центре), и Sn 4 P 3 /C, измельченного в шаровой мельнице (справа).Перепечатано с разрешения Zhang W. et al. (2017) Copyright (2018) Американское химическое общество, от Xiong et al. (2018б). Авторское право (2018) WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, и от J. Electrochem. Соц., 164, 12360 (2017). Copyright 2017, Электрохимическое общество.

Также сообщалось о нескольких конверсионных материалах в качестве возможных отрицательных электродов для KIB, таких как Co 3 O 4 -Fe 2 O 3 , оксиды олова или сурьма и сульфиды олова (Lakshmi et al., 2017; Султана и др., 2017b; Лю Ю. и др., 2018; Симидзу и др., 2018). Симидзу и др. сообщили об электрохимической активности SnO, который необратимо превращается в наночастицы олова, внедренные в стабильную матрицу K 2 O. Эта матрица препятствует агрегации наночастиц олова, которые затем вступают в реакцию сплавления с K (Shimizu et al., 2018). ). Интересно, что SnO демонстрирует разрядную емкость около 200 мАч/г в течение 30 циклов, тогда как SnO 2 оказывается неактивным.При исследовании сульфидных систем нанокристаллические частицы сульфидов сурьмы и олова диспергировали на графеновых каркасах, чтобы повысить электропроводность и минимизировать изменение объема при циклировании. Как следствие, малослойные листы сульфида сурьмы/углерода показали многообещающие характеристики, сочетая последовательно механизм интеркаляции K + между углеродными листами с механизмом превращения серы с образованием K 2 S 3 и легирование реакция для Sb, преобразованного в K 3 Sb (Liu Y.и др., 2018).

Подводя итог результатам, полученным с легирующими материалами, можно сказать, что теоретические емкости композитных электродов легко достигаются в течение первых циклов, но затем быстро снижаются в течение первых десятков циклов. В настоящее время использование обычных добавок к электролиту, таких как FEC или VC, не доказало свою эффективность для улучшения циклической стабильности. Много усилий следует приложить к составу электролита (соли, растворители и добавки), а также к составу электродов с эффективными связующими для улучшения характеристик легирующих материалов.Понимание электрохимических механизмов также нуждается в дальнейшем углублении, учитывая, что в основном это не перевод наблюдаемых для тех же материалов в LIB- и NIB.

Органические соединения

Органические материалы все больше и больше используются в качестве эффективных электродных материалов в LIB и NIB, поскольку они недороги и безопасны для окружающей среды, а также благодаря своей хорошей циклируемости. Сосредоточившись на электрохимическом хранении калия, силы Ван-дер-Ваальса между органическими молекулами приводят к снижению энергии барьера и позволяют формировать больше свободного пространства для вставки больших ионов металлов.Большинство анодных материалов, о которых сообщалось до сих пор, имеют структуру терефталата.

В 2009 году Арманд и его сотрудники выделили терефталатные соединения в качестве привлекательных устойчивых анодов для ЛИА, при этом большое поглощение лития происходит при 1 В и приводит к высокой начальной емкости 300 мАч/г (Armand et al., 2009). Две группы одновременно проверили преимущества электродов на основе терефталата перед новым KIB. На C/20 Денг и др. сообщили о стабильной емкости 180 мАч/г в течение 100 циклов для терафталата дикалия (K 2 C 8 H 4 O 4 , далее именуемого K 2 TP) с KFSI (1M) в EC: ДМЦ в качестве электролита (Deng et al., 2017). Несколько лучшие результаты были представлены Chen et al. с электролитами на основе KPF 6 (Lei et al., 2017) (рис. 8). Интересно, что K 2 TP получают при первом калиевом действии терафталевой кислоты. Затем на двух сопряженных карбоксилатных группах происходит окислительно-восстановительный процесс, чему способствует гибкая слоистая структура. Соответствующий рабочий потенциал очень низкий, 0,6 В, что делает K 2 TP пригодным для использования в качестве материала отрицательного электрода. За электрохимическим процессом тщательно следили с помощью FTIR и XPS, и была доказана решающая роль пленки SEI, образующейся при использовании DME в качестве растворителя.Фактически при замене последних растворителями на карбонатной основе наблюдались как ограниченная обратимая емкость, так и быстрое снижение емкости.

Рисунок 8 . Слева двусторонняя вставка K + в K 2 TP и слоистая структура K 2 TP; справа – электрохимические характеристики электрода на основе ТП К 2 с КПФ 6 (1 М) в электролите ДМЭ. Адаптировано из Lei et al. (2017) с разрешения Королевского химического общества.

Позже нанокомпозиты из K 2 TP и углеродных нанотрубок были внедрены в полный KIB с гексацианоферратом железа, богатым калием, в качестве катодного материала и электролитом на основе KClO 4 (Liao et al., 2017). Без металлического калия электрохимическая оценка в полной ячейке показывает отсутствие побочных реакций и улучшенную цикличность. Глядя на другие соединения на основе терафаталатов, средняя емкость 146 мАч/г для 200 циклов при 60 мА/г была получена для терафталата кобальта (CoTP) с KFSI (1 M) в EC:DMC (Fan C.и др., 2017). Проще говоря, прямое использование обычной и коммерчески доступной терефталевой кислоты позволило получить доступ к емкости до 240 мАч/г в течение 150 циклов при 500 мА/г (Wang C. et al., 2018).

Другие органические молекулы на основе карбоксилатов с расширенным ароматическим скелетом были исследованы в надежде, что большее π-сопряжение может улучшить межмолекулярную перколяцию электронов. С 1,1′-бифенил-4,4′-дикарбоксилатом калия (K 2 BPDC) и 4,4′-E-стильбендикарбоксилатом калия (K 2 SBDC) низкий потенциал калия при 0.35 и 0,55 В соответственно. Хотя циклическая емкость логически ниже, чем у K 2 TP, они по-прежнему многообещающие, например, 143 мАч/г при 200 мА/г и 100 мАч/г при 1000 мА/г для K 2 BPDC (Li et al. , 2017). В том же духе группа Ванга разработала калиевые соли азобензол-4,4′-дикарбоновой кислоты с азогруппой в качестве окислительно-восстановительного центра (Liang et al., 2019).

Среди органических систем был приготовлен и исследован в качестве отрицательных электродов в LIB NIB и KIB (Zhao Q.и др., 2016). Неожиданно было обнаружено, что K 2 C 6 O 6 и K 2 C 5 O 5 обеспечивают сверхбыструю вставку/экстракцию K-ионов. Например, разрядная емкость K 2 C 6 O 6 составляет 212 мАч/г при 0,2 C, а 164 мАч/г поддерживается при 10 C при использовании KPF 6 (1,25M) в электролит ДМЭ. Более высокая электропроводность K 2 C 6 O 6 , чем у аналогов лития и натрия, была предложена для объяснения таких удивительно высоких характеристик.Электрохимическое калийование K 2 C 6 O 6 протекает в две стадии, а более высокое потенциальное плато при 2,4 В (реакция K 2 C 6 O 6 1 C 6 O 6 ) слишком высок для применения в качестве анода. Благодаря важному отличию со вторым потенциальным плато при 1,3 В (реакция от K 3 C 6 O 6 к K 4 C 6 O 6 ) авторы обошли этот вопрос, предложив полный K 4 C 6 O 6 /K 2 C 6 O 6 KIB с потенциалом 1.1 В и ограниченная общая плотность энергии 35 Втч/кг (рис. 9).

Рисунок 9 . Пример полного органического KIB, подвергнутого циклу при плотности тока 25 мА·ч/г с оксоуглеродами K 4 C 6 O 6 и K 2 C 6 O 6 в качестве отрицательного и положительного электродов соответственно. Перепечатано с разрешения Zhao Q. et al. (2016). Авторское право (2016) WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм.

Наконец, важно упомянуть недавний отчет об анодах на основе витамина К (Xue et al., 2018). Действительно, эта биомолекула обладает хиноновой структурой, которая делает их электрохимически активными. Используя коммерчески доступный витамин К, связанный с графеновыми нанотрубками, Xue et al. сообщают, что при 100 мА/г многообещающая начальная емкость составляет 300 мАч/г, которая остается довольно высокой при циклировании (222 мАч/г после 100 циклов) или при высоких токах (165 мАч/г при 1000 мА/г).

Органические электродные материалы являются интересными кандидатами, поскольку можно прогнозировать крупномасштабное низкозатратное производство.В отличие от материалов вставочного типа, размер иона калия не влияет на электрохимические характеристики, и самые последние работы, описанные выше, неожиданно подчеркивают, что быстрые реакции возможны для некоторых органических соединений. Рациональный состав электрода из органического материала с углеродными добавками должен еще больше повысить общую эффективность циклирования.

Общие выводы и перспективы

Усилия по поиску высокоэффективных материалов отрицательного электрода для KIB логично следуют путям, ранее выбранным при разработке LIB и NIB.Благодаря этому прошлому опыту, начиная с электродных материалов того же типа и следуя тем же методологиям, исследования материалов отрицательных электродов для KIB быстро продвигаются. Однако можно сожалеть об отсутствии новых концепций, посвященных только электрохимии калия. Таким образом, сравнение электрохимического поведения в KIB, NIB и LIB полезно для понимания механизма и прогнозирования ограничений с точки зрения производительности.

Как и ионы лития, ионы калия могут быть электрохимически внедрены в графит.Следовательно, графит и материалы на основе углерода интенсивно исследуются. Тем не менее, конкретные возможности и возможности скорости, о которых сообщалось до сих пор, кажутся ограниченными. Другие материалы вставочного типа могут демонстрировать электрохимическую обратимую реакцию с ионами калия, но большой размер иона калия может не облегчить ионную диффузию в особо ограниченных структурах. Более того, после весьма многообещающей первой разрядной емкости часто наблюдается большая необратимая потеря емкости из-за высокой степени захвата ионов в структуре-хозяине.

Ожидается, что для электродных материалов легирующего и конверсионного типа, включающих фазовые переходы, размер K-иона не будет играть значительной роли. Однако он оказывает непосредственное влияние на объемное расширение, которое иногда в 4 раза превышает наблюдаемое при легировании литием. Это важное изменение объема представляет собой реальное ограничение для крупномасштабного применения. Тем не менее, его можно смягчить, используя специальные составы, включающие связующие вещества и углеродные добавки, или наноструктурирование активного материала, как это широко применялось для кремния в ЛИА (Franco Gonzalez et al., 2017).

В настоящее время растет интерес к разработке гибридных систем, сочетающих в себе поведение батареи и суперконденсатора, работающих на двойной реакции катионов и анионов с электродными материалами (Fan L. et al., 2017; Fan et al., 2018). В этом контексте нет сомнений в том, что игра с ионом калия в качестве электрохимического вектора может представлять интерес, например, с некоторыми электродными материалами, перечисленными выше.

В ряде работ электролит указывался как ключевой фактор электрохимических характеристик материалов отрицательного электрода.Большинство электрохимических измерений было выполнено с солью KPF 6 (Hwang et al., 2018), но KFSI кажется более стабильным и позволил получить лучшее сохранение емкости и кулоновскую эффективность с большинством материалов отрицательного электрода. Что касается растворителя, в основном сообщалось о смеси ЭК/ДЭК, но также рассматривались ЭК/ДМЦ и ЭК/ПХ. Многие работы были посвящены сравнению электролитов на основе карбонатов и на основе эфиров. Сильное различие наблюдалось для графита, для которого карбонатные частицы в электролите привели к интеркаляции K + между графеновыми слоями, тогда как эфирные электролиты скорее демонстрируют механизмы коинтеркаляции.Хорошо известные добавки к электролиту LIB, такие как FEC или VC, по-видимому, не подходят для KIB. Поэтому в будущем необходимо приложить много усилий для разработки стабильных и эффективных электролитов с соответствующими добавками. При измерениях полуэлементов необходимо учитывать высокую реакционную способность металлического калия, поскольку его присутствие изменяет как электрохимические характеристики, так и образование SEI. Действительно, было показано, что металлический калий влияет на стабильность электролита и характер SEI на другом интерфейсе электрод/электролит через механизм перекрестных помех (Madec et al., 2018). Поэтому поиск эффективных электролитов для КИБ лучше проводить в полных конфигурациях элементов.

В заключение следует отметить, что все категории материалов для отрицательных электродов, описанные выше, обладают интересными свойствами, но также и важными ограничениями. Электроды представляют собой композиты, образованные активным материалом, связующим и проводящей добавкой, соотношение которых необходимо оптимизировать для улучшения синергии между ними. Кажется очевидным, что ядром электрода мог быть графит или углеродсодержащие производные; добавление легирующих материалов может представлять интерес для увеличения удельной и/или объемной емкости, в то время как добавление материалов на основе титана или органических материалов может позволить контролировать и минимизировать электрохимические явления, происходящие на критической границе раздела электрод-электролит.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Французское национальное исследовательское агентство за поддержку проекта Labex STORE-EX (ANR-10-LABX-76-01).

Сокращения

LIB, Литий-ионные аккумуляторы; NIB, натрий-ионные батареи; KIB, Калий-ионные аккумуляторы; ЭК, этиленкарбонат; ПК, пропиленкарбонат; ДЭК, диэтиленкарбонат; DMC, диметиленкарбонат; ФЭК, фторэтиленкарбонат; VC, виниленкарбонат; ДМЭ, диметоксиэтан; XRD, рентгеновская дифракция; XAS, рентгеновская абсорбционная спектроскопия; PDF, функция парного распределения; DFT, теория функционала плотности; SEI, межфазный слой твердого электролита; LSV, вольтамперометрия с линейной разверткой; PA-Na, полиакрилат натрия; CMC-Na, карбоксиметилцеллюлоза натрия; ПВДФ, поливинилдифторид; CVD, химическое осаждение из паровой фазы; УНТ, углеродные нанотрубки; УНВ, углеродные нановолокна; УВ, твердый углерод; СК, мягкий углерод; ПЭМ, просвечивающая электронная микроскопия; HRTEM, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения; FTIR, инфракрасная спектроскопия пропускания Фурье; KFSI, бис(фторсульфонил)имид калия; NaFSI, бис(фторсульфонил)имид натрия; LiFSI, бис(фторсульфонил)имид лития; KTFSI, бис(трифторметансульфонил)имид калия; KPF6, гексафторфосфат калия; rGO, восстановленный оксид графена; GIC, интеркаляционное соединение графита; SHE, стандартный водородный электрод.

Ссылки

Аллан, П.К., Гриффин, Дж.М., Дарвич, А., Боркевич, О.Дж., Видерек, К.М., Чепмен, К.В., и соавт. (2016). Отслеживание фазовых превращений натрия и антимонида в анодах с ионами натрия: результаты анализа функции распределения пар операндо и ЯМР-спектроскопии твердого тела. Дж. Ам. хим. соц. 138, 2352–2365. doi: 10.1021/jacs.5b13273

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ан, Ю., Фей, Х., Цзэн, Г., Си, Л., Xi, B., Xiong, S., et al. (2018). Коммерческий расширенный графит в качестве недорогого анода с длительным сроком службы для калий-ионных аккумуляторов с обычным карбонатным электролитом. Дж. Источник питания. 378, 66–72. doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.12.033

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Арман, М., Гружон, С., Везин, Х., Ларуэль, С., Рибьер, П., Пуазо, П., и др. (2009). Сопряженные дикарбоксилатные аноды для литий-ионных аккумуляторов. Нац. Матер. 8, 120–125. дои: 10.1038/nmat2372

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Белтроп, К., Бойкер, С., Хекманн, А., Винтер, М., и Плаке, Т. (2017). Альтернативный электрохимический накопитель энергии: двойные графитовые батареи на основе калия. Энергетика Окружающая среда. Наука . 10, 2090–2094 гг. дои: 10.1039/C7EE01535F

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чен, Л., Фиоре, М., Ван, Дж. Э., Руффо, Р., Ким, Д.-К., и Лонгони, Г. (2018). Уровень готовности технологии натрий-ионных аккумуляторов: обзор материалов. Доп. Поддерживать. Сист. 2:1700153. doi: 10.1002/adsu.201700153

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кон А.П., Муралидхаран Н., Картер Р., Шаре К., Оукс Л. и Пинт К.Л. (2016). Прочные электроды ионно-калиевых батарей из высокоскоростной коинтеркаляции в графитовый углерод. Дж. Матер. хим. А 4, 14954–14959. дои: 10.1039/C6TA06797B

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дарвич А., Фехсе М., Махмуд А., Лафонтен К., Fraisse, B., Hermann, R., et al. (2018). Электрохимическое натрийирование Sb, исследованное методами рентгеновской абсорбции и мёссбауэровской спектроскопии 121Sb: чему на самом деле можно научиться? Батарейки 4:25. doi: 10.3390/batteries4020025

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дэн, К., Пей, Дж., Фан, К., Ма, Дж., Цао, Б., Ли, К., и др. (2017). Калиевые соли параароматических дикарбоксилатов как высокоэффективные органические аноды для недорогих K-ионных аккумуляторов. Nano Energy 33, 350–355.doi: 10.1016/j.nanoen.2017.01.016

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Донг, С., Ли, З., Син, З., Ву, X., Цзи, X., и Чжан, X. (2018). Новый калий-ионный гибридный конденсатор на основе анода из микрокаркасов K 2 Ti 6 O 13 . Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10, 15542–15547. дои: 10.1021/acsami.7b15314

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Дун Ю., Ву З., Чжэн С., Ван С., Цинь Дж., Ван С. и др. (2017). Наноленты титаната натрия/калия, полученные из Ti 3 C 2 MXene, для высокоэффективных натрий/калиевых ионных аккумуляторов повышенной емкости. ACS Nano 11, 4792–4800. doi: 10.1021/acsnano.7b01165

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эфтехари А. и Ким Д.-В. (2018). Натрий-ионные аккумуляторы: новые возможности помимо накопления энергии литием. Дж. Источник питания. 395, 336–348. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.05.089

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эр, Д., Ли Дж., Нагиб М., Гогоци Ю. и Шеной В.Б. (2014). Ti3C2 MXene в качестве электродного материала большой емкости для металлических (Li, Na, K, Ca) ионных аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 6, 11173–11179. дои: 10.1021/am501144q

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Fan, C., Zhao, M., Li, C., Wang, C., Cao, B., Chen, X., et al. (2017). Исследование электрохимического поведения терефталата кобальта(II) (CoC8h5O4) в качестве органического анода в K-ion аккумуляторе. Электрохим.Acta 253, 333–338. doi: 10.1016/j.electacta.2017.09.078

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Фань Л., Лю К., Чен С., Линь К., Сюй З. и Лу Б. (2017). Двойная ионная батарея на основе калия с двойным графитовым электродом. Маленький 13:1701011. doi: 10.1002/smll.201701011

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Фанг Г., Чжоу Дж., Пан А. и Лян С. (2018). Последние достижения в области водных цинк-ионных аккумуляторов. ACS Energy Письмо .3, 2480–2501. doi: 10.1021/acsenergylett.8b01426

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Франко Гонсалес, А., Ян, Н. Х., и Лю, Р. С. (2017). Дизайн кремниевых анодов для литий-ионных аккумуляторов: прогресс и перспективы. J. Phys. хим. С 121, 27775–27787. doi: 10.1021/acs.jpcc.7b07793

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Габаудан, В., Бертелот, Р., Стеевано, Л., и Монкондуит, Л. (2018a). Внутри сплава Sb и Bi электродов для K-ионных аккумуляторов. J. Phys. хим. C 122, 18266–18273. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b04575

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Габаудан, В., Бертелот, Р., Стеевано, Л., и Монкондуит, Л. (2018b). Электрохимическое легирование свинца в калий-ионных аккумуляторах. АСУ Омега 3, 12195–12200. doi: 10.1021/acsomega.8b01369

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хан, К., Хан, К., Ван, X., Ван, К., Ли, К., Мэн, Дж., и др. (2018). Трехмерная углеродная сеть ограничивает аноды из наночастиц сурьмы для K-ионных аккумуляторов большой емкости. Наноразмеры 10, 6820–6826. DOI: 10.1039/C8NR00237A

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хан, Дж., Ню, Ю., Бао, С.Дж., Ю, Ю.Н., Лу, С.Ю., и Сюй, М. (2016a). Нанокубические электроды KTi 2 (PO 4) 3 для калий-ионных аккумуляторов. Хим. коммун. 52, 11661–11664. дои: 10.1039/C6CC06177J

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хань Дж., Сюй М., Ниу Ю., Ли Г.Н., Ван М., Чжан Ю. и др. (2016б). Исследование K2Ti8O17 в качестве анодного материала для калий-ионных аккумуляторов. Хим. коммун. 52, 11274–11276. дои: 10.1039/C6CC05102B

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хосака Т., Шимамура Т., Кубота К. и Комаба С. (2019). Полианионные соединения для калий-ионных аккумуляторов. Хим. Рек . 19, 735–745. doi: 10.1002/tcr.201800143

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хуэй, Дж., Шорр, Н.Б., Пахира, С., Ку, З., Мендоса-Кортес, Дж.Л., и Родригес-Лопес, Дж. (2018). Достижение быстрой и эффективной интеркаляции K+ на ультратонких графеновых электродах, модифицированных межфазной границей твердого электролита на основе Li+. Дж. Ам. хим. соц. 140, 13599–13603. doi: 10.1021/jacs.8b08907

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хван, Дж.-Ю., Мён, С.-Т., и Сун, Ю.-К. (2018). Недавний прогресс в перезаряжаемых калиевых батареях. Доп. Функц. Матер. 28:1802938. doi: 10.1002/adfm.201802938

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ирисарри, Э., Понроуч, А., и Паласин, М. Р. (2015). Обзор — твердые углеродные материалы отрицательного электрода для натрий-ионных аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 162, А2476–А2482. дои: 10.1149/2.00jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Jian, Z., Hwang, S., Li, Z., Hernandez, A.S., Wang, X., Xing, Z., et al. (2017). Жестко-мягкий композитный углерод в качестве анода с длительным циклом и высокой производительностью для калий-ионных аккумуляторов. Доп. Функц. Матер. 27:1700324. doi: 10.1002/adfm.201700324

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Цзянь, З., Син, З., Боммьер, К., Ли, З.и Джи, X. (2016). Твердые углеродные микросферы: анод с ионами калия по сравнению с анодом с ионами натрия. Доп. Энергия Матер. 6:1501874. doi: 10.1002/aenm.201501874

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ким, Х., Ким, Дж. К., Бьянкини, М., Сео, Д.-Х., Родригес-Гарсия, Дж., и Седер, Г. (2018). Недавний прогресс и перспективы в электродных материалах для K-ионных аккумуляторов. Доп. Энергия Матер. 8:1702384. doi: 10.1002/aenm.201702384

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кишор, Б., Г. В. и Мюнхенандрайя Н. (2016). K 2 Ti 4 O 9 : многообещающий анодный материал для калий-ионных аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 163, А2551–А2554. дои: 10.1149/2.0421613jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Комаба С., Хасегава Т., Дахби М. и Кубота К. (2015). Интеркаляция калия в графит для создания высоковольтных/мощных калий-ионных аккумуляторов и калий-ионных конденсаторов. Электрохим. Коммуна .60, 172–175. doi: 10.1016/j.elecom.2015.09.002

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кубота К., Дахби М., Хосака Т., Кумакура С. и Комаба С. (2018). Навстречу K-ion и Na-ion батареям как «за пределами Li-ion». Хим. Рек . 18, 459–479. doi: 10.1002/tcr.201700057

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лакшми В., Чен Ю., Михайлов А. А., Медведев А. Г., Султана И., Рахман М. М. и соавт. (2017). Нанокристаллический SnS 2, нанесенный на восстановленный оксид графена: демонстрация возможности создания неграфитового анода с сульфидной химией для калий-ионных аккумуляторов. Хим. коммун. 53, 8272–8275. дои: 10.1039/C7CC03998K

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лей, К., Ли, Ф., Му, К., Ван, Дж., Чжао, К., Чен, К., и др. (2017). Высокая производительность хранения калия благодаря синергии терефталата дикалия и электролитов на основе эфира. Энергетика Окружающая среда. науч. 10, 552–557. дои: 10.1039/C6EE03185D

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лей, К., Ван, К., Лю, Л., Луо, Ю., Мю, К., Ли, Ф., и др.(2018). Пористая сеть висмута, используемая в качестве анодного материала для ионно-калиевых батарей с высокой плотностью энергии. Анжю. хим. Междунар. Эд. 57, 4687–4691. doi: 10.1002/anie.201801389

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Li, C., Deng, Q., Tan, H., Wang, C., Fan, C., Pei, J., et al. (2017). Пара-сопряженные дикарбоксилаты с расширенными ароматическими скелетами в качестве высокотехнологичных органических анодов для K-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9, 27414–27420.дои: 10.1021/acsami.7b08974

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ли, П., Ван, В., Гонг, С., Лв, Ф., Хуанг, Х., Луо, М., и др. (2018). Гидрированный Na 2 Ti 3 O 7 эпитаксиально выращенный на гибкой углеродной губке, легированной азотом, для калий-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10, 37974–37980. дои: 10.1021/acsami.8b11354

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лиан П., Донг Ю., Ву З.-С., Чжэн С., Ван Х., Ван С. и др. (2017). Alkalized Ti 3 C 2 Наноленты MXene с увеличенным межслойным расстоянием для натриевых и калиевых аккумуляторов большой емкости. Nano Energy 40, 1–8. doi: 10.1016/j.nanoen.2017.08.002

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лян, Ю., Луо, К., Ван, Ф., Хоу, С., Лиоу, С.-К., Цин, Т., и др. (2019). Органический анод для высокотемпературных калий-ионных аккумуляторов. Доп. Энергия Матер. 9:1802986.doi: 10.1002/aenm.201802986

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ляо, Дж., Ху, К., Ю, Ю., Ван, Х., Тан, З., Вен, З., и др. (2017). Богатый калием композит гексацианоферрата железа/терефталата дикалия и углеродных нанотрубок, используемый для полных элементов K-ion с оптимизированным электролитом. Дж. Матер. хим. А 5, 19017–19024 гг. дои: 10.1039/C7TA05460B

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Линь, X., Хуанг, Дж., и Чжан, Б. (2019). Корреляция между микроструктурой углеродных материалов и их способностью накапливать ионы калия. Углерод N. Y . 143, 138–146. doi: 10.1016/j.carbon.2018.11.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю, К., Луо, С., Хуан, Х., Ван, З., Ван, К., Чжан, Ю., и другие. (2018). Ванадат калия K 0,23 V 2 O 5 в качестве анодных материалов для литий-ионных и калий-ионных аккумуляторов. Дж. Источник питания. 389, 77–83. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.04.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю, Д., Huang, X., Qu, D., Zheng, D., Wang, G., Harris, J., et al. (2018). Ограниченный фосфор в мезопористом углероде с основой из углеродных нанотрубок в качестве превосходного анодного материала для натриевых/калий-ионных батарей. Nano Energy 52, 1–10. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.07.023

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю, К., Фан, Л., Ма, Р., Чен, С., Ю, С., Ян, Х., и другие. (2018). Сверхдолговечные калий-ионные аккумуляторы на основе композитного анода сурьма@углерод. Хим.коммун. 54, 11773–11776. дои: 10.1039/C8CC05257C

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Liu, Y., Li, Y., Li, F., Liu, Y., Yuan, X., Zhang, L., et al. (2019). Преобразование Ti 2 AlC в C-K 2 Ti 4 O 9 с помощью гидротермальной обработки с помощью KOH и его применение в анодах литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 295, 599–604. doi: 10.1016/j.electacta.2018.11.003

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю, Ю., Tai, Z., Zhang, J., Pang, W.K., Zhang, Q., Feng, H., et al. (2018). Усиление калий-ионных аккумуляторов с помощью малослойных композитных анодов, изготовленных с помощью одноэтапного сдвигового расслоения, запускаемого раствором. Нац. коммун. 9:3645. doi: 10.1038/s41467-018-05786-1

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Луо В., Ван Дж., Оздемир Б., Бао В., Чен Ю., Дай Дж. и др. (2015). Калий-ионные аккумуляторы с графитовыми материалами. Нано Летт. 15, 7671–7677.doi: 10.1021/acs.nanolett.5b03667

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ма, З., Макфарлейн, Д. Р., и Кар, М. (2019). Mg-катодные материалы и электролиты для аккумуляторных MG-батарей: обзор. Тесто. Суперкапс 2, 115–127. doi: 10.1002/bat.201800102

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мадек, Л., Габаудан, В., Гашо, Г., Стеевано, Л., Монкондуит, Л., и Мартинес, Х. (2018). Прокладывая путь для K-ионных аккумуляторов: роль реактивности электролита на примере электродов на основе Sb. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10, 34116–34122. дои: 10.1021/acsami.8b08902

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

McCulloch, W.D., Ren, X., Yu, M., Huang, Z., and Wu, Y. (2015). Калийно-кислородный аккумулятор на основе сурьмяного анода большой емкости. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 7, 26158–26166. doi: 10.1021/acsami.5b08037

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мессингер, Р. Дж., Менетрие, М., Salager, E., Boulineau, A., Duttine, M., Carlier, D., et al. (2015). Выявление дефектов в электродах кристаллических литий-ионных аккумуляторов с помощью твердотельного ЯМР: приложения к LiVPO 4 F. Chem. Матер. 27, 5212–5221. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b01234

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Минакши М., Сингх П., Картер М. и Принс К. (2008). Аккумулятор Zn–MnO[sub 2]: влияние водных электролитов LiOH и KOH на механизм интеркаляции. Электрохим. Твердотельное письмо. 11:А145. дои: 10.1149/1.2932056

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Окамото, Ю. (2014). Расчеты теории функционала плотности интеркаляционных соединений графита щелочных металлов (Li, Na и K). J. Phys. хим. С 118, 16–19. дои: 10.1021/jp4063753

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рамиредди Т., Кали Р. М., Джангид К., Шрихари В., Посвал Х. К. и Мукхопадхьяй А. (2017). Понимание электрохимического поведения, фазовой эволюции и стабильности Sn при калиевом легировании/удалении сплавов с помощью исследований на месте. Дж. Электрохим. соц. 164, А2360–А2367. дои: 10.1149/2.0481712jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рен, X., Чжао, К., Маккалох, В. Д., и Ву, Ю. (2017). MoS 2 в качестве материала-основы с длительным сроком службы для интеркаляции ионов калия. Нанорез . 10, 1313–1321. doi: 10.1007/s12274-016-1419-9

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сангстер, Дж. М. (2010). K-P (калий-фосфорная) система. J. Рассеянное фазовое равновесие .31, 68–72. doi: 10.1007/s11669-009-9614-y

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шар, К., Кон, А. П., Картер, Р., Роджерс, Б., и Пинт, К. Л. (2016b). Роль графена, легированного азотом, в улучшенных анодах ионно-калиевых батарей большой емкости. ACS Nano 10, 9738–9744. doi: 10.1021/acsnano.6b05998

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шар, К., Кон, А. П., Картер, Р. Э., и Пинт, К. Л. (2016a). Механизм интеркаляции ионов калия в малослойном графене по данным рамановской спектроскопии in situ. Наномасштаб 8, 16435–16439. дои: 10.1039/C6NR04084E

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Симидзу М., Яцузука Р., Коя Т., Ямаками Т. и Араи С. (2018). Оксиды олова как материал отрицательного электрода для калий-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Энергия Матер . 1, 6865–6870. doi: 10.1021/acsaem.8b01209

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Су Д., МакДонах А., Цяо С. З. и Ван Г. (2017). Водные калий-ионные батареи большой емкости для крупномасштабного хранения энергии. Доп. Матер. 29:1604007. doi: 10.1002/adma.201604007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Суббайя, Т., Санджай, К., Бисвал, А., Чандра Трипати, Б., и Минакши, М. (2015). Электролитический диоксид марганца (EMD): взгляд на мировое производство, запасы и его роль в электрохимии. RSC Adv . 5, 58255–58283. дои: 10.1039/C5RA05892A

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Султана И., Рахман М.М., Чен Ю. и Глушенков А.М. (2018). Анодные материалы калий-ионных аккумуляторов работают по механизму реакции сплавления-разлегирования. Доп. Функц. Матер. 28:1703857. doi: 10.1002/adfm.201703857

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Султана И., Рахман М.М., Лю Дж., Шарма Н., Эллис А.В., Чен Ю. и др. (2019). Нанокомпозиты сурьмы и углерода для калий-ионных аккумуляторов: понимание механизма разрушения электродов и возможные пути улучшения циклической стабильности. Дж. Источник питания. 413, 476–484. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.12.017

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Султана И., Рахман М. М., Матети С., Ахмадабади В. Г., Глушенков А. М. и Чен Ю. (2017b). Показатели накопления ионов K и Na для Co 3 O 4 -Fe 2 O 3 супер-углеродная сажа P, украшенная наночастицами, полученная с помощью процесса шаровой мельницы. Наномасштаб 9, 3646–3654. дои: 10.1039/C6NR09613A

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Султана, И., Рахман М.М., Рамиредди Т., Чен Ю. и Глушенков А.М. (2017a). Аноды калий-ионных аккумуляторов большой емкости на основе черного фосфора. Дж. Матер. хим. А 5, 23506–23512. дои: 10.1039/C7TA02483E

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Султана И., Рамиредди Т., Рахман М. М., Чен Ю. и Глушенков А. М. (2016). Композитные аноды на основе олова для калий-ионных аккумуляторов. Хим. Коммуна . 52, 9279–9282. дои: 10.1039/C6CC03649J

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цолов, М.Б., Илиев М.Н. (1992). Рамановское рассеяние от монощелочных (Na-Sb и K-Sb), двухщелочных (Na-K-Sb) и многощелочных (Na-K-Sb-Cs) фотокатодов. Тонкие твердые пленки 213, 99–102. дои: 10.1016/0040-6090(92)

-P

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван К., Тан В., Яо З., Чен Ю., Пей Дж. и Фан К. (2018). Использование органической кислоты в качестве универсального анода для высокоэффективных Li-ion, Na-ion и K-ion аккумуляторов. Орг. Электрон. 62, 536–541. дои: 10.1016/ж.оргель.2018.06.027

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Wang, H., Wang, L., Wang, L., Xing, Z., Wu, X., Zhao, W., et al. (2018). Частицы фосфора, встроенные в матрицу из восстановленного оксида графена, повышают емкость и скорость емкостного хранения ионов калия. Хим. Евро. Дж. 24, 13897–13902. doi: 10.1002/chem.201802753

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван, Л., Ян, Дж., Ли, Дж., Чен, Т., Чен, С., Ву, З. и др. (2019). Графит в качестве анода калий-ионного аккумулятора в электролите на основе карбоната и на основе эфира. J. Источники питания 409, 24–30. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.10.092

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Wang, Q., Zhao, X., Ni, C., Tian, ​​H., Li, J., Zhang, Z., et al. (2017). Реакция и механизмы уменьшения емкости наночастиц олова в калий-ионных батареях. J. Phys. хим. С 121, 12652–12657. doi: 10.1021/acs.jpcc.7b03837

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Wang, W., Zhou, J., Wang, Z., Zhao, L., Li, P., Yang, Y., et al. (2018). Ближний порядок в мезопористом углероде повышает производительность калий-ионной батареи. Доп. Энергия Матер. 8:1701648. doi: 10.1002/aenm.201701648

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван Ю., Ван З., Чен Ю., Чжан Х., Юсуф М., Ву Х. и др. (2018). Гиперпористая губка, соединенная между собой иерархическими углеродными нанотрубками в качестве высокопроизводительного анода калий-ионного аккумулятора. Доп. Матер. 30:1802074. doi: 10.1002/adma.201802074

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Вэй, З., Ван, Д., Ли, М., Гао, Ю., Ван, К., Чен, Г., и соавт. (2018). Изготовление иерархических сфероидов фосфата титана калия: исходный материал для хранения ионов натрия и калия. Доп. Энергия Матер. 8:1801102. doi: 10.1002/aenm.201801102

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Весселс, К.Д., Хаггинс, Р. А., и Цуй, Ю. (2011). Медные аккумуляторные электроды из гексацианоферрата с длительным сроком службы и высокой мощностью. Нац. Коммуна . 2, 550–555. doi: 10.1038/ncomms1563

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Wu, X., Zhao, W., Wang, H., Qi, X., Xing, Z., Zhuang, Q., et al. (2018б). Повышенная емкость химически связанного фосфорно-углеродного композита в качестве анодного материала для калий-ионных аккумуляторов. Дж. Источник питания. 378, 460–467. дои: 10.1016/j.jpowsour.2017.12.077

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Xie, Y., Dall’Agnese, Y., Naguib, M., Gogotsi, Y., Barsoum, M.W., Zhuang, H.L., et al. (2014). Прогнозирование и характеристика анодов из нанолистов MXene для нелитий-ионных аккумуляторов. ACS Nano 8, 9606–9615. дои: 10.1021/nn503921j

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Xing, Z., Qi, Y., Jian, Z., and Ji, X. (2017). Полинанокристаллический графит: новый углеродный анод с превосходными циклическими характеристиками для K-ion аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9, 4343–4351. doi: 10.1021/acsami.6b06767

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Xiong, P., Bai, P., Tu, S., Cheng, M., Zhang, J., Sun, J., et al. (2018б). Наночастицы красного фосфора @ 3D взаимосвязанный углеродный нанолистовой композитный каркас для анодов калий-ионных аккумуляторов. Малый 14, 1802140. doi: 10.1002/smll.201802140

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сюн, П., Чжао, X.и Сюй Ю. (2018a). Легированные азотом углеродные нанотрубки на основе металлоорганических каркасов для анодов калий-ионных аккумуляторов. ChemSusChem 11, 202–208. doi: 10.1002/cssc.201701759

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Xu, Y., Zhang, C., Zhou, M., Fu, Q., Zhao, C., Wu, M., et al. (2018). Углеродные нановолокна с высоким содержанием азота с превосходной скоростью и возможностью повторного использования для калий-ионных аккумуляторов. Нац. коммун. 9:1720. дои: 10.1038/с41467-018-04190-з

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Сюэ, К., Ли, Д., Хуанг, Ю., Чжан, X., Йе, Ю., Фан, Э., и другие. (2018). Витамин К как высокоэффективный органический анодный материал для перезаряжаемых ионно-калиевых батарей. Дж. Матер. хим. А 6, 12559–12564. дои: 10.1039/C8TA03921F

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ямамото Х., Мурацубаки С., Кубота К., Фукуниси М., Ватанабэ Х., Ким Дж. и др.(2018). Синтез твердых углеродов повышенной емкости из целлюлозы для Na- и K-ионных аккумуляторов. Дж. Матер. хим. А 6, 16844–16848. дои: 10.1039/C8TA05203D

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Yang, H., Li, H., Li, J., Sun, Z., He, K., Cheng, H.M., et al. (2019). Аккумуляторная алюминиевая батарея: возможности и проблемы. Анжю. Чеми Инт. Эд. doi: 10.1002/anie.201814031. [Epub перед печатью].

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ян, С., Zhang, M., Wu, X., Wu, X., Zeng, F., Li, Y., et al. (2019). Превосходные электрохимические характеристики ZnMn 2 O 4 /Mn 2 O 3 : композитный катодный материал для потенциальных водных цинк-ионных аккумуляторов. Дж. Электроанал. хим. 832, 69–74. doi: 10.1016/j.jelechem.2018.10.051

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Йи, З., Линь, Н., Чжан, В., Ван, В., Чжу, Ю. и Цянь, Ю. (2018). Получение наночастиц Sb в расплавленной соли, их характеристики и механизм накопления калия. Наномасштаб 10, 13236–13241. дои: 10.1039/C8NR03829E

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Zhang, N., Cheng, F., Liu, J., Wang, L., Long, X., Liu, X., et al. (2017). Перезаряжаемые водные батареи на основе диоксида цинка и марганца с высокой плотностью энергии и мощности. Нац. коммун. 8, 1–9. doi: 10.1038/s41467-017-00467-x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжан, К., Мао, Дж., Панг, В.К., Чжэн, Т., Сенкадас В., Чен Ю. и соавт. (2018). Повышение эффективности накопления калия в анодных материалах на основе сплавов с помощью химии электролитных солей. Доп. Энергия Матер. 2018:1703288. doi: 10.1002/aenm.201703288

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжан В., Мао Дж., Ли С., Чен З. и Го З. (2017). Материалы сплава на основе фосфора для анода усовершенствованной калий-ионной батареи. Дж. Ам. хим. Соц . 139, 3316–3319. doi: 10.1021/jacs.6b12185

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжан, В., Панг В.К., Сенкадас В. и Го З. (2018b). Понимание высокой плотности энергии Sn 4 P 3 анодов для калий-ионных аккумуляторов. Джоуль 2, 1534–1547. doi: 10.1016/j.joule.2018.04.022

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zhang, W., Wu, Z., Zhang, J., Liu, G., Yang, N.H., Liu, R.S., et al. (2018а). Раскрытие влияния химии солей на долговечный анод с высокой концентрацией фосфора для ионно-калиевых батарей. Nano Energy 53, 967–974.doi: 10.1016/j.nanoen.2018.09.058

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zhang, Z., Li, M., Gao, Y., Wei, Z., Zhang, M., Wang, C., et al. (2018). Быстрое хранение калия в иерархических микросферах Ca 0,5 Ti 2 (PO 4 ) 3 @C позволяет создавать высокоэффективные калий-ионные конденсаторы. Доп. Функц. Матер. 28:1802684. doi: 10.1002/adfm.201802684

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжао, Дж., Цзоу, X., Чжу Ю., Сюй Ю. и Ван К. (2016). Электрохимическое внедрение калия в графит. Доп. Функц. Мать . 26, 8103–8110. doi: 10.1002/adfm.201602248

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжао, К., Ван, Дж., Лу, Ю., Ли, Ю., Лян, Г., и Чен, Дж. (2016). Оксоуглеродные соли для быстрозаряжаемых аккумуляторов. Анжю. Чеми Инт. Эд. 55, 12528–12532. doi: 10.1002/anie.201607194

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжао, X., Tang, Y., Ni, C., Wang, J., Star, A., Xu, Y., et al. (2018). Отдельно стоящие маты из углеродных нанотрубок, легированные азотом, для анодов калий-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Энергия Матер. 1, 1703–1707 гг. doi: 10.1021/acsaem.8b00182

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжао, X., Сюн, П., Мэн, Дж., Лян, Ю., Ван, Дж., и Сюй, Ю. (2017). Высокопроизводительные и долговечные пористые бумажные аноды из углеродных нановолокон для калий-ионных аккумуляторов. Дж. Матер. хим. А 5, 19237–19244.дои: 10.1039/C7TA04264G

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжэн, Дж., Ян, Ю., Фань, X., Цзи, Г., Цзи, X., и Ван, К. (2019). Чрезвычайно стабильные композитные аноды из сурьмы и углерода для калий-ионных аккумуляторов. Энергетика Окружающая среда. науч. 12, 615–623. дои: 10.1039/C8EE02836B

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zhu, Y.-H., Yang, X., Sun, T., Wang, S., Zhao, Y.-L., Yan, J.-M., et al. (2018). Последние достижения и перспективы катодных материалов для неводных калий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Energy Rev. 1, 548–566. doi: 10.1007/s41918-018-0019-7

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Наноразмерные оксиды переходных металлов в качестве материалов отрицательного электрода для литий-ионных аккумуляторов , Ni или Cu) для использования в качестве анода в литиевых перезаряжаемых элементах.

Ионика твердого тела 786 , 86–88 (1996).

Google ученый

  • Такеда Ю. и др. Литиевые вторичные батареи с использованием нитрида лития-кобальта Li 2,6Co0,4N в качестве анода. Ионика твердого тела 130 , 61–69 (2000).

    КАС Статья Google ученый

  • Идота Ю., Кубота Т., Мацуфудзи А., МаеКава Ю. и Миясака Т. Аморфный оксид на основе олова: литий-ионный накопитель большой емкости. Наука 276 , 1395–1397 (1997).

    КАС Статья Google ученый

  • Кеплер, К.D., Vaughey, J.T. & Thackeray, M.M. LixCu6Sn5 (0<x<13): Интерметаллический вставной электрод для перезаряжаемых литиевых батарей. Электрохим. Твердотельное письмо. 7 , 307–309 (1999).

    Артикул Google ученый

  • Мао, О., Данлэп, Р. А. и Дан, Дж. Р. Механически легированные порошки Sn-Fe(-C) в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. I. Система Sn2Fe-C. Дж. Электрохим.соц. 146 , 405–413 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Идота, Ю. и др. Неводная вторичная батарея. Патент США № 5,478,671 (1995).

  • Сигала, К., Гайомар, Д., Пиффар, Ю. и Турну, М. Синтез и характеристики новых материалов отрицательного электрода для литиевых батарей «Кресло-качалка». CR Acad. науч. Париж II 320 , 523–529 (1995).

    КАС Google ученый

  • Кортни, И. А., Маккиннон, В. Р. и Дан, Дж. Р. Об агрегации олова в композитных стеклах SnO, вызванной обратимой реакцией с литием. Дж. Электрохим. соц. 146 , 59–68 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Денис С., Бодрен Э., Тубул М. и Тараскон Ж.-М. Синтез и электрохимические свойства относительно Li аморфных ванадатов общей формулы RVO4 (R = In, Cr, Al, Fe, Y). Дж. Электрохим. соц. 144 , 4099–4109 (1997).

    КАС Статья Google ученый

  • Гайомар Д. и Тараскон Ж.-М. Перезаряжаемые элементы Li1+xMn 2O4/углерод с новым составом электролита. Потенциостатические исследования и применение к практическим клеткам. Дж. Электрохим. соц. 140 , 3071–3081 (1993).

    КАС Статья Google ученый

  • Гоздз А.С., Тараскон, Ж.-М. & Schmutz, CN. Перезаряжаемая литиевая батарея взаимодействия с гибким электролитом. Патент США № 5,296,318 (1994).

  • Аматуччи Г.Г., Тараскон Ж.-М. & Klein, L.C. CoO2, конечный член твердого раствора LixCoO2. Дж. Электрохим. соц. 143 , 1114–1123 (1996).

    КАС Статья Google ученый

  • Фигларц М., Фиве Ф. и Лажье Дж.-П. Процесс восстановления неорганических прекурсоров на основе металлов в жидких полиолах с получением монодисперсных металлических частиц. Патент Франции № 8,221,483 (1985).

  • Буффат, П. и Борель, Дж. П. Влияние размера на температуру плавления частиц золота. Физ. Ред. A 13 , 2287–2292 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Наноструктурированный интерметаллид InSb в качестве отрицательного электрода с высокой емкостью и высокими характеристиками для натрий-ионных аккумуляторов

    Вслед за тенденциями использования сплавов в качестве отрицательных электродов для Na-ионных аккумуляторов было исследовано натриирование наноструктурированного интерметаллического соединения InSb.Преимущество сочетания Sb с In было оценено с помощью химического восстановительного синтеза InSb в виде наноструктурированных частиц, собранных в микрометрические агрегаты. После полной структурной, морфологической и поверхностной характеристики электрохимические характеристики наноструктурированного соединения InSb были исследованы в карбонатном электролите с фторэтиленкарбонатом (ФЭЦ) в качестве добавки. Его производительность оказывается замечательной: емкость составляет около 450 мА·ч·г −1 после 50 циклов при C/5.Что касается циклируемости, емкость InSb впечатляюще стабильна при 1°C с сохранением емкости на уровне 96% до 100 циклов, в отличие от сильного падения емкости, наблюдаемого для наноструктурированного Sb-электрода. Хорошее высокоскоростное поведение наблюдается также при емкости 310 мА ч г -1 при 5°С. Более высокая стабильность соединения InSb по сравнению с чистой Sb свидетельствует о том, что сочетание In с Sb улучшает способность материала компенсировать объемное расширение и механическое напряжение во время повторяющихся процессов натрия/дезодиирования.Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и спектроскопия электрохимического импеданса на циклических электродах были, наконец, реализованы, чтобы пролить свет, соответственно, на химию поверхности и поведение электрохимической стабильности многообещающего соединения InSb.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте еще раз?

    Отрицательный электрод из наноструктурированного CuO для современных литий-ионных аккумуляторов

  • V. Etacheri, R. Marom, R. Elazari, G.Салитра и Д. Аурбах (2011). Энергетика Окружающая среда. науч. 4 , 3243.

    КАС Статья Google ученый

  • П. Г. Брюс, Б. Скросати и Дж. М. Тараскон (2008). Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 47 , 2930.

    КАС Статья Google ученый

  • М. Арманд и Дж.М. Тараскон (2008). Природа 451 , 652.

    КАС Статья Google ученый

  • Дж. М. Тараскон и М. Арманд (2001). Природа 414 , 359.

    КАС Статья Google ученый

  • HB Wu, JS Chen, HH Hng и XWD Lou (2012). Наномасштаб 4 , 2526.

    КАС Статья Google ученый

  • М. Кунду, К.С.А. Нг, Д. Ю. Петровых и Л. Лю (2013). Хим. коммун. 49 , 8459.

    КАС Статья Google ученый

  • М. Кунду, С. Маханти и Р. Н. Басу (2011). Матер. лат. 65 , 3083.

    КАС Статья Google ученый

  • М.Кунду, С. Маханти и Р. Н. Басу (2012). Междунар. Дж. Заявл. Керам. Технол. 9 , 876.

    КАС Статья Google ученый

  • С. М. Аббас, С. Т. Хуссейна, С. Али, Н. Ахмад, Н. Али и К. С. Мунавар (2013). Электрохим. Акта 105 , 481.

    КАС Статья Google ученый

  • М.Кунду, С. Маханти и Р. Н. Басу (2011). Матер. лат. 65 , 1105.

    КАС Статья Google ученый

  • Ю. Чжу, Н. Сунь, В. Линь, Ю. Ма, К. Лай и К. Ван (2015). RSC Adv. 5 , 68061.

    КАС Статья Google ученый

  • Дж. Чжоу, Х. Сонг, X.Chen, L. Zhi, S. Yang, J. Huo, and W. Yang (2009). Chem. Mater. 21 , 2935.

    CAS  Article  Google Scholar 

  • S. Gao, S. Yang, J. Shu, S. Zhang, Z. Li, and K. Jiang (2008). J. Phys. Chem. C 112 , 19324.

    CAS  Article  Google Scholar 

  • J.Ван, Ю. Лю, С. Ван, С. Го и Ю. Лю (2014). Дж. Матер. хим. А 2 , 1224.

    КАС Статья Google ученый

  • Д. Су, С. Се, С. Доу и Г. Ван (2014). Науч. Респ. 4 , 1.

    Google ученый

  • Д. Цю, Б. Чжао, З. Линь, Л. Пу, Л. Пан и Ю.Ши (2013). Матер. лат. 105 , 242.

    КАС Статья Google ученый

  • Л. Б. Чен, Н. Лу, К. М. Сюй, Х. К. Ю и Т. Х. Ван (2009). Электрохим. Акта 54 , 4198.

    КАС Статья Google ученый

  • К. Чен и Д. Сюэ (2013). Физ.хим. хим. физ. 15 , 19708.

    КАС Статья Google ученый

  • Ю. Лю, В. Ван, Л. Гу, Ю. Ван, Ю. Ин, Ю. Мао, Л. Сунь и С. Пэн (2013). Приложение ACS Матер. Интерфейсы 5 , 9850.

    КАС Статья Google ученый

  • С. К. Шинде, Д. П.Дубал, Г. С. Годаке, Д. Ю. Ким и В. Дж. Фулари (2014). Дж. Электроанал. хим. 732 , 80.

    КАС Статья Google ученый

  • Р. Суреш, В. Поннусвами и Р. Мариаппан (2014). Матер. науч. Полуконд. Процесс. 21 , 45.

    КАС Статья Google ученый

  • Х.Лю и К. Ле (2016). J. Alloys Compd. 669 , 1.

    КАС Статья Google ученый

  • Кунду М., Карунакаран Г., Минь Н.В., Кузнецов Д. (2016). Дж. Класт. науч. doi: 10.1007/s10876-016-1140-6.

    Google ученый

  • В. В. Т. Падиль и М. Черник (2013). Междунар. Дж. Наномед. 8 , 889.

    Google ученый

  • А. Дебар, Л. Дюпон, П. Пуазо, Дж. Б. Лериш и Дж. М. Тараскон (2001). Дж. Электрохим. соц. 148 , А1266.

    КАС Статья Google ученый

  • Ф. Цао, С. Х. Ся, Г. С. Пан, Дж. Чен и Ю. Дж. Чжан (2015). Электрохим. Акта 178 , 574.

    КАС Статья Google ученый

  • Х. Ван, Ю. Цзун, В. Чжао, Л. Сунь, Л. Синь и Ю. Лю (2015). RSC Adv. 5 , 49968.

    КАС Статья Google ученый

  • К. Загиб, Дж. Б. Гуденаф, А. Могер и К. Жюльен (2009). Дж. Источники питания 194 , 1021.

    КАС Статья Google ученый

  • С. Лю, Х. Хоу, С. Лю, Дж. Дуань, Ю. Яо и К. Ляо (2017). Ионика . doi: 10.1007/s11581-016-1933-5.

    Google ученый

  • С. Хэ, Дж. Ли, Дж. Ван, Г. Ян и З. Цяо (2014). Матер. лат. 129 , 5.

    КАС Статья Google ученый

  • М.Кунду и Л. Лю (2014). Матер. лат. 144 , 114.

    Артикул Google ученый

  • Л. С. Аравинда, К. К. Нагараджа, Х. С. Нагараджа, К. Удая Бхат и Б. Р. Бхат (2016). Нанотехнологии 27 , 314001.

    КАС Статья Google ученый

  • Л. С.Аравинд, К. К. Нагараджа, К. Удая Бхат и Б. Р. Бхат (2013). Дж. Электроанал. хим. 699 , 28.

    Артикул Google ученый

  • Материалы для отрицательного электрода — Исследовательская группа Джеффа Дана

    SAXS и материал для отрицательного электрода

    Рис. 1. Экспериментальная установка

    Данные малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) получены для ячеек типа «таблетка» с наноструктурированными материалами отрицательного электрода, такими как SnCoC.Ячейки-таблетки сделаны с бериллиевыми (прозрачными для рентгеновских лучей) окнами и подключены внешним кабелем к зарядным устройствам в основной лаборатории. Рентгеновская информация собирается по мере того, как эти клетки на месте заряжаются и разряжаются, а результат моделируется и объединяется с данными о напряжении, чтобы дать количественную оценку поведения наноструктурированного материала при литировании и делитировании.

     

    Рисунок 2

     

    Периодические данные SAXS о двух циклах литирования-делитирования.Образец никогда не возвращается к образцу свежего материала.

    Рисунок 3

     

    Механизмы затухания в литий-ионных элементах с отрицательными электродами из кремниевого сплава

    Литий-ионные аккумуляторы

    в настоящее время используются в самых разных областях. Однако плотность энергии (количество энергии, хранящейся на единицу объема) все еще нуждается в улучшении. Как таковые материалы из сплава кремния представляют интерес из-за их высокой объемной емкости (≈ в 3 раза больше, чем у широко используемого графитового материала).

    Литий-ионные элементы

    , содержащие материалы на основе кремния, обычно демонстрируют быстрое снижение емкости (количество лития, перешедшего с положительного электрода на отрицательный электрод во время одного заряда или одного разряда). Понимание того, почему происходит такое быстрое снижение емкости, имеет первостепенное значение.

    Чтобы понять этот механизм затухания, элементы, содержащие отрицательные электроды, состоящие из смеси сплава Si и графита, и положительные электроды, состоящие из LiCoO2, были заполнены одним и тем же электролитом и подвергались циклированию в течение различного времени и с различной скоростью (токи различной амплитуды). .Используемый электролит содержал 10 мас.% фторэтиленкарбоната (ФЭК), добавки, которая, как широко сообщалось, продлевает срок службы элементов, содержащих отрицательные электроды на основе кремния.

    На рис. 1а показана зависимость емкости от числа циклов для ячеек, подвергнутых циклу при C/2 и 20°C. На рис. 1а показано, что в ячейках наблюдается устойчивое снижение начальной емкости в течение первых 350 циклов, за которым следует внезапный отказ. Чтобы понять это исчезновение, состав электролита был проанализирован методом газовой хроматографии.На рис. 1а показано, что в ячейке, прошедшей 100 циклов, из первоначальных 10 % осталось только 5,3 % добавочного FEC. На рис. 1а также показано, что в ячейке, которая была остановлена ​​непосредственно перед внезапным отказом, осталось только 0,9% добавки, в то время как в ячейке, которая была остановлена ​​после отказа, не осталось ничего. Это ясно показывает, что добавка быстро расходуется и что ее присутствие в электролите необходимо для относительно хорошей работы клеток. Как только добавка заканчивается, ячейка внезапно выходит из строя.

    На рис. 1b показана зависимость емкости ячейки от времени цикла для ячеек, которые подвергались циклированию с разной скоростью. На рис. 1b показано, что клетки с самым быстрым циклом (C/2) демонстрируют большее затухание в течение заданного времени цикла, чем клетки с более медленным циклом. Если бы время цикла было единственным фактором, определяющим раннее снижение емкости, клетки имели бы одинаковое снижение емкости в течение заданного времени цикла, независимо от скорости их цикла. Это указывает на то, что некоторое затухание в Si-содержащих ячейках зависит от числа циклов. Это можно понять из того, что Si или Si-сплав расширяются при литировании (зарядке) от 120% до 280% своего первоначального объема.Это большое объемное расширение вызывает трещины в защитном слое на поверхности частиц. Этот защитный слой создается за счет разложения электролита, при котором образуются соединения, которые осаждаются на поверхности частиц, тем самым защищая электролит от дальнейшего разложения. На создание этого защитного слоя расходуется активный литий. Каждый раз, когда этот защитный слой трескается при расширении частиц, для регенерации этого защитного слоя расходуется все больше активного лития. Потребление активного лития лежит в основе снижения емкости.

    При проектировании Si-содержащих элементов с длительным сроком службы необходим электролит, снижающий скорость расхода ФЭК или использующий другой пассивирующий агент, а также использующий сочетание состава электролита и конструкции активного материала, уменьшающее количество трещин в защитном слое генерируется расширением Si.

    Подробнее см. Petibon et al. Журнал Электрохимического общества, 163 , A1146 (2016)

    Рис. 1. Пакетные элементы из сплава кремния:графит/LiCoO2 емкостью 200 мА·ч, циклически выполненные при комнатной температуре и C/2 (a), элементы из сплава кремния:графит/LiCoO2 емкостью 200 мА·ч, подвергнутые циклированию при 40°C и различных скоростях.Все ячейки были заполнены электролитом, содержащим 10% фторэтиленкарбоната (ФЭК).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.