ความก้าวหน้าการวิจัยเทคโนโลยีการเตรียมวัสดุแอโนด

2025-03-26

ด้วยการพัฒนาสังคมที่ชาญฉลาดและระดับสูง สัดส่วนของพลังงานใหม่ในระบบสถาปัตยกรรมพลังงานกำลังเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะการพัฒนาที่รวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งส่งเสริมการปฏิรูปอุตสาหกรรมพลังงานต่อไป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อดีในด้านความหนาแน่นพลังงานสูง ประสิทธิภาพการหมุนเวียนที่ดี การปล่อยประจุในตัวน้อย เป็นต้น ดังนั้นในฐานะที่เป็นอุปกรณ์เก็บพลังงาน จึงถูกนำมาใช้ในแบตเตอรี่พลังงาน อุปกรณ์ดิจิทัล 3C สถานีฐานพลังงาน และสาขาอื่นๆ อย่างกว้างขวาง

ในปัจจุบัน วัสดุแอโนดเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนแอมอร์ฟัส (คาร์บอนอ่อนและคาร์บอนแข็ง) กราไฟต์ (กราไฟต์ธรรมชาติและกราไฟต์สังเคราะห์) ลิเทียมไททาเนต และวัสดุที่มีพื้นฐานจากซิลิกอน (ซิลิกอน ซิลิกอนออกไซด์ และซิลิกอนแอมอร์ฟัส) โดยวัสดุแอโนดกราไฟต์สำหรับแบตเตอรี่พลังงานมีสัดส่วนมากกว่า 97% ของการจัดส่ง อย่างไรก็ตาม ความจุของผลิตภัณฑ์กราไฟต์ระดับสูงที่ 360-365 mAh·g-1 ใกล้เคียงกับความจุทฤษฎี 372 mAh·g-1 ของกราไฟต์ ข้อจำกัดในพื้นที่ในการปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่กำลังขัดขวางการพัฒนาต่อไป ดังนั้นการพัฒนาวัสดุแอโนดที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงจึงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานของเซลล์

วัสดุที่มีพื้นฐานจากซิลิคอนซึ่งมีความจุเฉพาะสูงถึง 3579 mAh·g-1 และมีศักย์การฝังลิเธียมทางอิเล็กโทรเคมีต่ำที่ 0.4 V (เทียบกับ Li/Li +) รวมถึงมีแหล่งทรัพยากรที่อุดมสมบูรณ์ ถือเป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงสุดสำหรับขั้วบวกในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงในรุ่นถัดไป การศึกษาที่เกี่ยวข้องได้พิสูจน์แล้วว่าต้องใช้ขั้วลบซิลิคอนเมื่อความหนาแน่นพลังงานของเซลล์มากกว่า 280 Wh·kg-1 โดยไม่ใช้ขั้วบวกที่มีลิเธียมมาก อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการฝัง Li+ จะมี LixSi แบบไม่มีระเบียบปรากฏบนพื้นผิวของอนุภาคซิลิคอน ในขณะที่อนุภาคซิลิคอนภายในยังคงเป็นผลึก เมื่อปริมาณลิเธียมเพิ่มขึ้นจนถึงการก่อตัวเต็มรูปแบบของ Li22Si5 ความจุทางทฤษฎีจะสูงสุดที่ 4200 mAh·g-1 และการขยายตัวของปริมาตรอยู่ที่ 320% ซึ่งสูงกว่าการขยายตัวของปริมาตรของวัสดุคาร์บอนที่ 16% การเปลี่ยนรูปแบบมวลจะส่งผลให้เกิดการทำลายและการก่อตัวซ้ำของชั้นอิเล็กโทรไลต์แบบของแข็ง (SEI) ส่งผลให้ประสิทธิภาพ Coulomb แรก (ICE) ลดลงและการสูญเสียไอออนลิเธียมที่ใช้งานอยู่ สัดส่วนของวัสดุขั้วบวกซิลิคอนที่ผสมกับกราไฟต์ต่ำสามารถเพิ่มความหนาแน่นพลังงานและลดผลกระทบจากปริมาตรได้ในระดับหนึ่ง แต่ปัญหา ICE ที่ต่ำยังคงต้องได้รับการปรับปรุงโดยเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

1. โลหะลิเธียมเป็นแหล่งลิเธียมเพื่อเสริมลิเธียม

โลหะลิเธียมสามารถใช้เป็นแหล่งลิเธียมโดยตรงสำหรับเทคโนโลยีการลิเธียมก่อนลิเธียม เนื่องจากจุดหลอมเหลวต่ำ (180 ℃) จึงง่ายต่อการประมวลผลเป็นแผ่นลิเธียม, สายลิเธียม, เม็ดลิเธียม และรูปแบบอื่น ๆ ในสภาวะบรรยากาศเฉื่อยหรือสูญญากาศ ในขณะเดียวกัน โลหะลิเธียมเองก็มีความนุ่มและง่ายต่อการรีดเป็นชั้นฟิล์มและติดอยู่ ดังนั้นการศึกษาการลิเธียมก่อนโดยใช้โลหะลิเธียมเป็นแหล่งลิเธียมโดยกระบวนการต่าง ๆ จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง

โลหะลิเธียมสามารถใช้โดยตรงในการสัมผัสกับวัสดุขั้วบวกหรือแนบกับพื้นผิว เนื่องจากศักย์ต่ำ โลหะลิเธียมจะถูกเปลี่ยนเป็น Li+ ฟรีในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ภายใต้สภาวะการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน และจะเกิดปฏิกิริยาการฝังลิเธียมกับวัสดุ คิมและคณะได้ฝากโลหะลิเธียมบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดซิลิกอนคาร์บอนที่เตรียมไว้ในรูปแบบของไอน้ำร้อนผ่านการฝากด้วยความร้อนสูญญากาศ ที่อุณหภูมิสูง วัสดุที่มีพื้นฐานจากซิลิกอนจะทำให้เกิดลิเธียมโดยการสัมผัสโดยตรงกับโลหะลิเธียม ที่อัตราส่วน 0.1C ICE ของแบตเตอรี่เต็มที่ประกอบด้วยขั้วบวก LiCoO2 และขั้วลบ Si-GR ที่ลิเธียมก่อนเพิ่มขึ้นจาก 76.4% เป็น 92.5% และความจุของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นจาก 138.2 mAh/g เป็น 148.2 mAh/g ในขณะเดียวกัน อัตราการเก็บรักษาความจุของแบตเตอรี่คือ 80% จำนวนรอบเพิ่มขึ้นจาก 122 เป็น 366 หลังจากการลิเธียมก่อน

เรซกิตาและคณะใช้แผ่นลิเธียมเป็นอิเล็กโทรดสมมาตรและเรซินฟีนอลเพื่อเตรียมการประกอบแบตเตอรี่ปุ่มขั้วลบคาร์บอนซิลิกอนภายใต้การกระทำของวงจรภายนอก และได้รับวัสดุคาร์บอนซิลิกอนที่ลิเธียมก่อนโดยการลิเธียมทางอิเล็กโทรเคมี ซิลิกาที่ลิเธียมก่อนและขั้วลบ Lini0.5Mn0.3Co0.2O2 สามารถเพิ่ม ICE จาก 26% เป็น 86% ในขณะที่เพิ่มความจุของแบตเตอรี่เต็มจาก 48 mAh/g เป็น 160 mAh/g ยาวและคณะได้ทำให้การลิเธียมก่อนของซิลิกาเกิดขึ้นโดยการสัมผัสโดยตรงระหว่างแผ่นลิเธียมและวัสดุซิลิกาที่เคลือบกราไฟต์โดยการลัดวงจรหลังจากการเพิ่มหยดอิเล็กโทรไลต์ วัสดุซิลิกอนคาร์บอนที่เคลือบกราไฟต์ ICE ได้รับการปรับปรุงเป็น 97.1% โดยการลิเธียมก่อนด้วยการลัดวงจรที่สัมผัสโดยตรงกับโลหะลิเธียมเป็นเวลา 5 นาที หลังจากการชาร์จและการปล่อย 500 รอบ ความจุของ ICE ยังคงอยู่ที่ความหนาแน่นกระแส 969 mAh/g ที่ 2A/g โดยมีเสถียรภาพรอบที่ดี

การใช้โลหะลิเธียมไม่เพียงแต่สามารถมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับวัสดุขั้วบวก แต่ยังสามารถสร้างผลกระทบการเติมลิเธียมก่อนที่ขั้วบวกในระหว่างรอบเริ่มต้นของแบตเตอรี่ได้อย่างไม่ตรงไปตรงมา ผงลิเธียมโลหะที่เสถียร (SLMP) เป็นสารเติมแต่งลิเธียมก่อนขั้วลบที่ผลิตและพัฒนาโดยบริษัท FMC ในสหรัฐอเมริกา เนื่องจากมีชั้นป้องกันเฉื่อย Li2CO3 บนพื้นผิวจึงมีเสถียรภาพดีในอากาศ แพนและคณะได้กระจาย SLMP ในเฮกเซนล่วงหน้าเพื่อสร้างสารละลายกระจายที่สม่ำเสมอ จากนั้นพ่นบนพื้นผิวของแผ่นโพลาร์ที่เตรียมไว้เพื่อสร้างชั้น SLMP ที่สม่ำเสมอ หลังจากตัวทำละลายระเหยและม้วน ชั้นป้องกันของ SLMP จะแตก ทำให้วัสดุซิลิกอนคาร์บอนขั้วลบสัมผัสโดยตรงกับลิเธียม

หลังจากรอบแรก ICE เพิ่มขึ้นจาก 68.1% เป็น 98.5% และอัตราการเก็บรักษาความจุอยู่ที่ 95% หลังจาก 200 รอบ แสดงให้เห็นถึงความเสถียรของรอบที่ดี เนื่องจากลิเธียมมีความเหนียวดี Cao และอื่น ๆ ผ่านโลหะลิเธียมในพื้นผิวฟอยล์ทองแดงกดเข้าไปในชั้นบาง ๆ ของชั้นโลหะลิเธียม จากนั้นใช้เป็นชั้นป้องกันที่พื้นผิวด้วยการเคลือบโพลีเมอร์เพื่อปกป้องโลหะลิเธียม ความเสียหายจะไม่เกิดจากการออกซิเดชันในอากาศ วัสดุแอโนดจะถูกเคลือบด้านบนเพื่อเตรียมวัสดุที่ใช้งาน / โครงสร้าง 3 ชั้นของวัสดุอิเล็กโทรดโพลีเมอร์ / ลิเธียมโลหะ ชั้นโพลีเมอร์จะค่อยๆ ละลายในอิเล็กโทรไลต์ ในที่สุดทำให้ลิเธียมโลหะสัมผัสกับวัสดุกราไฟต์เพื่อทำการลิเธียมก่อนและการแทนที่ลิเธียม ด้วยวิธีนี้ ค่า ICE สูงถึง 99.7% สำหรับลบกราไฟต์และแม้กระทั่งมากกว่า 100% ICE ในลบอนุภาคซิลิกอน

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าโลหะลิเธียมมีบทบาทที่ดีในการเสริมลิเธียม ซึ่งสามารถปรับปรุง ICE ความหนาแน่นพลังงานและความเสถียรของรอบของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม ลิเธียมมีความไวต่อความชื้นและออกซิเจนในอากาศสูง และกระบวนการป้องกันจึงถูกทำให้เป็นกระบวนการเสริมลิเธียมที่ซับซ้อน ซึ่งเพิ่มต้นทุนในการผลิตจริง ความสม่ำเสมอของกระบวนการเติมลิเธียมของลิเธียมก่อนหน้านี้ต้องได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม และการเกิดลิเธียมเดนไดรต์หลังจากการเติมลิเธียมมากเกินไปซึ่งเกิดจากการเติมลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอก็เป็นปัญหาทางเทคโนโลยีที่ต้องได้รับการแก้ไขเช่นกัน

2. โลหะลิเธียมอัลลอยด์เป็นสารประกอบที่ใช้เป็นแหล่งลิเธียมเพื่อเสริมลิเธียม

เนื่องจากมีความกระตือรือร้นสูง โลหะลิเธียมจึงไม่เอื้อต่อการเตรียมอิเล็กโทรด คล้ายกับโลหะลิเธียม สารประกอบอัลลอยด์ของโลหะลิเธียมมีศักย์การลดต่ำและความสามารถในการเติมลิเธียมสูง ซึ่งสามารถใช้เป็นทางเลือกแทนโลหะลิเธียมเพื่อให้เกิดการเติมลิเธียม อย่างไรก็ตาม สารประกอบอัลลอยด์ลิเธียมบริสุทธิ์ที่เตรียมจากโลหะลิเธียม เช่น LixSi มีความกระตือรือร้นทางเคมีสูง และจะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วในอากาศในปฏิกิริยาเอกซ์โธร์มิก ทำให้การใช้งานโดยตรงยังต้องการวิศวกรรมการป้องกันที่ซับซ้อน ดังนั้น การปรับปรุงความเสถียรทางเคมีของอัลลอยด์ลิเธียมจึงเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้มันกลายเป็นสารเติมลิเธียมที่เหมาะสม

Zhao et al. ได้เตรียมอัลลอยด์ LixSi โดยการกระตุ้นทางกลของโลหะลิเธียมและนาโนพาร์ติเคิล Si ตามอัตราส่วนทางเคมีและเชิงปริมาณที่กำหนด จากนั้นสร้างชั้นออกไซด์ Li2O บนพื้นผิวของ LixSi ที่มีอัตราส่วนออกซิเจนต่ำในบรรยากาศที่ไม่ทำปฏิกิริยาในกล่องถุงมือ คอมเพล็กซ์ LixSi-Li2O แบบแกน-เปลือกมีความเสถียรในอากาศแห้ง และ LiXSi-Li2O สามารถใช้เป็นสารเติมลิเธียมในอิเล็กโทรดโพลีไวนิลพิโรลิโดนเพื่อเพิ่ม ICE ให้มากกว่า 94%

เพื่อเพิ่มความเสถียรของ LixSi ต่อไป Zhao et al. ได้เตรียมคอมเพล็กซ์ LixSi/Li2O โดยใช้ SiO และ SiO2 ที่มีต้นทุนต่ำ เนื่องจากการกระจายตัวของอะตอม Si และ O ที่สม่ำเสมอ ส่วนประกอบ LixSi จะถูกฝังแน่นในตาข่าย Li2O ที่เกิดจากลิเธียม ซึ่งทำให้มีความเสถียรดีในอากาศที่มีความชื้น 40% แม้ว่าโครงสร้างของ LixSi ที่ผิวจะพังทลาย แต่ Li2O ที่หนาแน่นในชั้นในยังสามารถทำหน้าที่ป้องกันได้ ศักย์ต่ำของคอมเพล็กซ์สามารถทำให้เกิดผลการเติมลิเธียมที่ดีในวัสดุแอโนด ในฐานะที่เป็นสารเติมลิเธียมล่วงหน้า มันยังสามารถให้ความสามารถในการเติมลิเธียมที่ 1,240 mAh/g หลังจากสัมผัสกับอากาศเป็นเวลา 6 ชั่วโมง และยังสามารถเข้าร่วมในวงจรอิเล็กโตรเคมีในวงจรถัดไป โดยแสดงประสิทธิภาพของคูลอมบ์ที่ 99.87% ใน 400 รอบ

นอกจากการใช้ซิลิกอนเป็นวัตถุดิบในการเตรียมสารประกอบอัลลอยด์ลิเธียมแล้ว Zhao et al. ยังใช้ธาตุในกลุ่มหลักที่สี่ (Z=Si, Ge, Sn) และออกไซด์ที่เกี่ยวข้องในการเตรียมสารประกอบอัลลอยด์ Li22Z5 หรือ Li22Z5-Li2O โดยวิธีขั้นตอนเดียว สารผสม Li22Z5 หรือ Li22Z5-Li2O สามารถทำหน้าที่เสริมลิเธียมได้ดีสำหรับวัสดุแอโนดที่ทำจาก Sn และกราไฟต์ ตามการคำนวณทางเคมี พลังงานการพันธะของ Ge และ Li ใน LixGe สูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับอัลลอยด์ที่คล้ายกัน และแสดงความเสถียรที่ดีกว่าในอากาศแห้ง ชั้นป้องกันตาข่าย Li2O ที่หนาแน่นใน LI22Z5-LI2O สามารถเพิ่มความเสถียรของ Li22Z5 ในอากาศแห้งได้อย่างมาก และกระบวนการผลิตที่ใช้การผสมโดยตรง การให้ความร้อน และการคนสามารถลดต้นทุนในการปรับปรุงกระบวนการแบตเตอรี่

เมื่อเปรียบเทียบกับความกระตือรือร้นสูงของโลหะลิเธียม สารประกอบอัลลอยด์ LixZ ของลิเธียมมีความเสถียรที่ดีขึ้นอย่างมาก และผลิตภัณฑ์บางอย่างยังสามารถรักษาความเสถียรได้เป็นเวลา 6 ชั่วโมงในอากาศที่มีความชื้น 40% นอกจากนี้ การมีอยู่ของตาข่าย Li2O ยังทำหน้าที่เป็นโครงสนับสนุน ทำให้สารที่มีฤทธิ์หลัก LixZ สามารถให้ความสามารถในการหมุนเวียนได้อย่างเสถียรในกระบวนการหมุนเวียนถัดไป อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์ไม่สามารถใช้โดยตรงในกระบวนการขนาดของกระแสลบในระบบน้ำได้ในฐานะสารเติมลิเธียมล่วงหน้า เนื่องจากความกระตือรือร้นสูง ดังนั้น การปรับปรุงกระบวนการของสารประกอบอัลลอยด์ลิเธียมให้สามารถใช้โดยตรงในระบบน้ำได้จึงมีความสำคัญอย่างมากในทางปฏิบัติ

3. คลิปโมเลกุลของลิเธียม – สารประกอบอะโรมาติกขับเคลื่อนการเสริมลิเธียม

สารประกอบการตัดโมเลกุลของโลหะลิเธียมที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม ในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ลดลงต่างๆ สำหรับวัสดุที่มีซิลิกอนซึ่งมีศักยภาพต่ำ การขาดการลดลงของตัวทำละลายอินทรีย์จะนำไปสู่การเพิ่มลิเธียมที่ใช้งานไม่เพียงพอในวัสดุที่มีซิลิกอน ในขณะเดียวกัน วิธีการนี้มีลักษณะของความเสถียรที่ดี ความปลอดภัยสูง และปฏิกิริยาที่อ่อนโยน ดังนั้นการเลือกสารเคมีที่เหมาะสมสำหรับการเสริมลิเธียมจึงเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดการสูญเสียความจุที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

Yan และคณะใช้ไบฟีนิล (Bp) และลิเธียมทองคำเพื่อสร้างสารเคมี LiBp ในสารละลายเตตระไฮโดรฟูแรน SiOx/C ถูกทำให้ร้อน คนผสม และกรองเพื่อให้ได้สารประกอบ LIBP-SiOX /C ในสารเคมีนี้ หลังจากการบำบัดด้วยความร้อน LIBP-SiOx /C จะเปลี่ยนเป็น LixSiOy และกระจายอย่างสม่ำเสมอใน SiOx/C ซึ่งสามารถยับยั้งการบริโภคลิเธียมไอออนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุนี้มีความจุสูงและความเสถียรในรอบ ในฐานะที่เป็นวัสดุลบ แบตเตอรี่ที่เคลือบอ่อนที่เตรียมโดยการจับคู่กับวัสดุบวก LinI0.8Co0.1Mn0.1O2 มีความหนาแน่นพลังงานสูงถึง 301Wh /kg และอัตราการเก็บรักษาความจุ 93.3% หลังจาก 100 รอบ Wang และคณะเตรียมตัวทำละลายการเสริมลิเธียม LiBp โดยการละลายลิเธียมทองคำ ไบฟีนิล และสารละลายเตตระไฮโดรฟูแรน และศักยภาพการลดลงต่ำที่ 0.41 V สามารถลดสารที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในขณะเดียวกัน สารเคมี LiBp มีความเสถียรสูงในบรรยากาศอากาศที่มีความชื้นบางอย่าง สามารถเพิ่ม ICE ของวัสดุอิเล็กโทรดฟอสฟอรัสและคาร์บอนเป็น 94% มีมูลค่าใช้ในอุตสาหกรรมบางอย่าง Shen และคณะโดยการใช้ลิเธียมแนฟทาเลนเป็นสารเคมีการเสริมลิเธียมเพื่อเตรียมอิเล็กโทรดนาโน Si การลดการสูญเสียความจุที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ประมาณ 1,500 mAh/g ทำให้ประสิทธิภาพในสัปดาห์แรกของอิเล็กโทรด Si ดีขึ้นเป็น 96.1% อิเล็กโทรดการเสริมลิเธียมและอิเล็กโทรด Si/Li2S-PAN ที่เกี่ยวข้องถูกใช้ในการประกอบแบตเตอรี่เต็มรูปแบบโดยมีประสิทธิภาพแรกที่ 93.1% และความหนาแน่นพลังงานสูงถึง 710 Wh/kg สารเคมีลิเธียมแนฟทาเลนมีความปลอดภัยและราคาถูกกว่าสารเคมีลิเธียมทั่วไป และความลึกของลิเธียมสามารถควบคุมได้โดยการควบคุมอุณหภูมิและเวลา

เมื่อเปรียบเทียบกับการศึกษาเพียงอย่างเดียวเกี่ยวกับสารเคมีลิเธียมแนฟทาเลน Jang และคณะทำให้ศักยภาพการลด Li+ ในสารเคมีอินทรีย์สามารถควบคุมได้โดยการเลือกสารเคมีอินทรีย์ไบฟีนิลชุดหนึ่งและแนะนำกลุ่มฟังก์ชันที่แตกต่างกันในตำแหน่งวงแหวนเบนซีนที่แตกต่างกัน ศักยภาพการลดต่ำเป็นประโยชน์ต่อ Li+ ในการเข้าร่วมการก่อตัวของ SEI ของวัสดุอิเล็กโทรดที่มีซิลิกา และยังสามารถทำงานโดยตรงในกระบวนการลิเธียมของวัสดุอิเล็กโทรดที่มีซิลิกาในกระบวนการเสริมลิเธียม โดยการควบคุมเวลาการแช่ของวัสดุอิเล็กโทรดในสารเคมีอินทรีย์ของระบบ ICE ของวัสดุสามารถเพิ่มขึ้นเป็นเกือบ 100%

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าสารเคมีลิเธียมอินทรีย์ที่สร้างขึ้นโดยการตัดโมเลกุลของสารเคมีอินทรีย์สามารถสร้างผลกระทบในการเสริมลิเธียมที่ดีต่อวัสดุอิเล็กโทรดลบ แม้แต่วัสดุที่มีซิลิกอนที่มีศักยภาพต่ำ อย่างไรก็ตาม สารเคมีอินทรีย์เองมีราคาแพงและมีความเป็นพิษบางอย่าง ซึ่งมีต้นทุนในการเปลี่ยนเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ที่มีอยู่ ดังนั้นจึงยังต้องการการปรับปรุงทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมในกรณีที่มีการใช้งานในขนาดใหญ่

4. สรุปและแนวโน้ม

วัสดุหลักที่ใช้ในแอโนดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือกราไฟต์ ด้วยการปรับปรุงมาตรฐานแบตเตอรี่ ความจุเฉพาะและอายุการใช้งานของวัสดุต้องได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม เทคโนโลยีการลิเธียมก่อนสามารถปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานโดยรวมของแบตเตอรี่และลดการสูญเสียไอออนลิเธียมในระหว่างรอบอิเล็กโตรเคมีครั้งแรก

1) ในการเสริมลิเธียมด้วยลิเธียมโลหะ มีสองวิธีในการใช้ลิเธียมโลหะ: การสัมผัสโดยตรงและการสัมผัสร่วมกัน อิเล็กโทรด 3 ชั้นที่เตรียมจากผงลิเธียมโลหะที่มีเสถียรภาพและฟอยล์ลิเธียมที่ผ่านการรีดมีการใช้งานเชิงพาณิชย์ในปริมาณมาก แต่มีข้อเสียคือการลิเธียมก่อนที่ไม่สม่ำเสมอและต้นทุนสูง การเติมลิเธียมของแผ่นลิเธียมโลหะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มอุปกรณ์ควบคุมวงจรภายนอกและต้นทุนเวลาในการเติมลิเธียม ซึ่งไม่เอื้อต่อความต้องการในการลดต้นทุนในอุตสาหกรรม การสัมผัสแบบลัดวงจรอาจเผชิญกับปรากฏการณ์การลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้น ข้อดีโดยรวมของกระบวนการต่างๆ การใช้ลิเธียมโลหะในกระบวนการชั้นลิเธียมยังคงต้องได้รับการปรับปรุง

2) ลิเธียมโลหะทดแทนแทนที่ลิเธียมด้วยลิเธียมอัลลอยด์ สารประกอบซิลิกอนลิเธียมอัลลอยด์ถูกเพิ่มลงในวัสดุแอโนดในรูปแบบของสารเติมแต่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีความกระตือรือร้นสูง จึงยากที่จะมีเสถียรภาพในอากาศเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้สารละลายระบบน้ำโดยตรง กระบวนการเคลือบยังคงต้องได้รับการปรับปรุง

3) ตัวทำละลายอินทรีย์ลิเธียม ซึ่งเป็นตัวแทนโดยสารเคมีลิเธียมแนฟทาเลน มีศักยภาพการลดต่ำและสามารถทำหน้าที่ได้ดีในการเติมลิเธียมให้กับวัสดุที่มีพื้นฐานจากซิลิกอนที่มีศักยภาพต่ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการเติมลิเธียมจริงเกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์และการเพิ่มขั้นตอนทางเทคโนโลยี ซึ่งเพิ่มความยากในการใช้งานในระดับหนึ่ง การขยายขอบเขตการใช้งานและการลดต้นทุนต้องการการปรับปรุงกระบวนการเพิ่มเติม