Konvertatsiya qilish{0}}turi anod materiallariga asosan metall oksidlari, fosfidlar, sulfidlar va nitridlar kiradi. Elektrokimyoviy jarayonlarda bu materiallar hosil bo'lishiga yoki parchalanishiga yordam beradilitiy birikmalarimetallarning qaytarilish yoki oksidlanish reaksiyalari orqali. Ko'p elektronli oksidlanish-qaytarilish jarayonlarida ishtirok etishi mumkinligi sababli, bu materiallarga asoslangan anodlar 1000 mA·bg gacha bo'lgan teskari sig'imlarga ega.
FeOₓ
Temir oksidi materiallari arzonligi, nisbatan past zaharliligi, moʻl-koʻl tabiiy zahiralari va ayniqsa yuqori nazariy oʻziga xos sigʻimlari tufayli litiy{0}}ionli batareyalar uchun anod materiallari sifatida keng oʻrganilgan. Umumiy temir oksidi birikmalariga -Fe₂O₃, -Fe₂O₃ va Fe₃O₄ kiradi. Ushbu birikmalar mos ravishda taxminan 1007 mA·s/g va 926 mA·soat/g nazariy o'ziga xos imkoniyatlarni namoyish etadi. Biroq, temir oksidi amaliy qo'llash jarayonida ko'plab muammolarga duch keladi. Elektron/ionlarni tashishning sekin kinetikasi va takroriy zaryadlash-zaryadlash jarayonlarida hajmning keskin kengayishi/qisqarishi temir oksidi elektrodlarining quvvati tez parchalanishiga va yomon ish tezligiga olib keladi. Bundan tashqari, quyma temir oksidi materiallari tabiatan past elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ushbu muammolarni hal qilish uchun tadqiqotchilar asosan morfologiya va tuzilishni nazorat qilish, uglerod qoplamasi va yuqori o'tkazuvchan substratlar bilan kompozit materiallarni qurish kabi strategiyalarni qabul qildilar. Ushbu yondashuvlar ko'pincha bir nechta strategiyalarning kombinatsiyasi orqali sinergik ta'sirga erishadi va ba'zi yutuqlarga erishildi.
CoOₓ
Co₃O₄ va CoO kabi kobalt oksidlari (CoOₓ) ham yuqori nazariy o'ziga xos sig'imlari tufayli litiy{0}}ionli batareyalar uchun anod materiallari sifatida keng o'rganilgan. Temir oksidlari singari, CoOₓ ham xuddi shunday qiyinchiliklarga duch keladi: zaryadlash va tushirish jarayonida katta hajmdagi o'zgarishlar, zaif ichki elektr o'tkazuvchanligi va sekin reaktsiya kinetikasi, buning natijasida quvvatning tez parchalanishi va past aylanish barqarorligi. Guan va boshqalar. reaksiya kashshofi sifatida kisloroddan foydalangan holda bir{4}}sakkizinchi fazali-tomonlama Co₃O₄ nanodisklarni sintez qildi. Ushbu nanodisklar 100-200 nm zarracha hajmiga ega bo'lib, yuqori oqim zichligida aylantirilganda taxminan 474 mA·soat / g teskari o'ziga xos quvvatni etkazib berdi. Bu natija shuni ko'rsatadiki, morfologiya va zarrachalar hajmi CoOₓ ning elektrokimyoviy ko'rsatkichlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Vang va boshqalar. tayyorlangan Co₃O₄ nanoneedles to'g'ridan-to'g'ri titanium substratda gidrotermal usul yordamida o'stirildi. Ushbu nanon ignalari nafaqat oqim kollektori bilan mukammal elektr aloqasini namoyish etdi, balki hajmning kengayishini ham samarali buferladi. 0,2C da 30 tsikldan so'ng, ular hali ham 1015 mA·soat / g yuqori qaytariladigan quvvatni saqlab qolishdi.
Ikki yoki undan ortiq komponentlardan tashkil topgan CoOₓ kompozit tizimlar uchun komponentlar orasidagi sinergik ta'sir umumiy elektrokimyoviy ish faoliyatini yanada yaxshilashi mumkin. Misol uchun, kobalt oksidini yuqori o'tkazuvchan uglerod{1}}asosidagi materiallar yoki boshqa metall oksidlari bilan birlashtirish tezlikni va aylanish barqarorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Bu ushbu sohada kompozit tizimlarni loyihalash va rivojlantirishga e'tiborning kuchayishiga olib keldi.
ZnO
Rux oksidi nisbatan yuqori nazariy o'ziga xos sig'imi, arzonligi, tayyorlash qulayligi va turli morfologiyalari tufayli litiy{0}}ionli batareyalar uchun anod materiali sifatida ham katta e'tiborni tortdi. ZnO lityum bilan qotishma (Li-Zn qotishmasini hosil qilish) va konversiyalash (Li₂O ni hosil qilish)ning kombinatsiyalangan mexanizmi orqali reaksiyaga kirishadi. Uning nazariy o'ziga xos quvvati 978 mA · soat / g ga yetishi mumkin, bu grafit anodlaridan sezilarli darajada yuqori. Shu bilan birga, rux oksidi zaif elektr o'tkazuvchanligi, takroriy zaryadlash va tushirish davrlarida hajmning keskin kengayishi / qisqarishi va velosipedda harakatlanish paytida ko'p miqdorda faol bo'lmagan Li₂O hosil bo'lishidan aziyat chekadi. Bu omillar ZnO elektrodlarining tez sig'imning parchalanishiga, yomon ish tezligiga va qisqa aylanish muddatiga olib keladi. Ushbu muammolarni hal qilish uchun tadqiqotchilar asosan morfologiya va tuzilishni nazorat qilish, uglerod qoplamasi, geteroatomlar bilan doping va yuqori o'tkazuvchan substratlarga ega ZnO-asosidagi kompozitlarni qurish kabi strategiyalarni qabul qildilar. Ushbu usullar ko'pincha bir nechta modifikatsiya strategiyalarini birlashtirib, lityumni yaxshiroq saqlashga erishadi va ba'zi metall sinkat birikmalari ham mukammal elektrokimyoviy ko'rsatkichlarni namoyish etadi.
4. MPₓ
So'nggi yillarda lityum{0}}ionli batareyalar uchun anod materiallarini qo'llashda metall fosfidlar ham keng e'tiborni tortdi. Bu birikmalar odatda konversiya mexanizmi orqali litiy bilan reaksiyaga kirishadi va formula birligiga koʻp elektron oʻtkazish reaksiyalari tufayli koʻpincha juda yuqori nazariy oʻziga xos imkoniyatlarga ega. Biroq, ular odatda litiyatsiya/delitiyatsiya jarayonida katta hajmli kengayishdan aziyat chekishadi, bu esa faol zarralar va oqim kollektori o'rtasidagi elektr aloqasini yo'qotish va yo'qolishiga olib keladi, bu esa ularning amaliy qo'llanilishini keskin cheklaydi.
Ular orasida temir, kobalt, nikel va mis{0}}asosidagi fosfidlar soʻnggi yillarda jadal oʻrganilmoqda. Misol tariqasida temir fosfidlarini oladigan bo'lsak, ularning nazariy o'ziga xos quvvatlari 500-1800 mA·soat / g ga yetishi mumkin. Bundan tashqari, metall fosfidlar odatda metall oksidlari va metall sulfidlariga qaraganda yuqori litiy saqlash kuchlanishlarini (odatda 0,5-1 V ga nisbatan Li⁺/Li) ko'rsatadi, bu tez zaryadlash vaqtida litiy dendrit hosil bo'lish xavfini kamaytirishga yordam beradi. Bundan tashqari, metall fosfidlar odatda mos keladigan metall oksidlariga qaraganda yuqori elektr o'tkazuvchanligini namoyish etadi, bu esa tezlikni yaxshilash uchun foydalidir. Shu sababli, metall fosfid nanostrukturalari va ularning uglerod asosidagi materiallar bilan kompozit-ratsional dizayni bu sohada muhim tadqiqot yo‘nalishiga aylandi. Misollar: Ni₂P, NiP₂, NiP₃, Ni₅P₄, CoP, Co₂P, CoP₃, FeP, FeP₂, Cu₃P va boshqalar. Bu birikmalarning barchasi tadqiqotda lityumni saqlashning ajoyib samaradorligini ko'rsatib, amaliy qo'llash uchun katta imkoniyatlarni ko'rsatdi. Ni₂P va Li–Ni–P uchlamchi birikmalari o‘zining noyob tuzilmalari va yuqori elektr o‘tkazuvchanligi tufayli hatto o‘ta tez litiy{14}}ion interkalatsiyasi/deinterkalatsiya reaktsiyalariga ham erisha oladi.