מגמות יעילות חשמלית במעבר מתכת Oxides עבור ציוד אחסון אנרגיה

מגמות יעילות חשמלית במעבר מתכת Oxides עבור ציוד אחסון אנרגיה

תחמוצות מתכת (TMOs) עומדות בחזית של חומרי אחסון אנרגיה.ה מוליכות החשמלית שלהם ישירות למשול קינטיקה תחבורה, יכולת קצב, ויעילות המכשיר הכוללת.הבנת האופן שבו מוליכות משתנה בין יצירות TMO שונות, מבנים, תנאי עיבוד חיוני לתכנון סוללות טובות יותר, supercapacitors, ומכשירים היברידיים. מאמר זה חוקר את הגורמים הבסיסיים המשפיעים על התנהגות חשמלית ב-MO, מבנים, ותנאי עיבוד הם יכולים לדון במגמות משותפות עבור משפחות משותפות, , מטבוליזם, כיצד ניתן לדון למערכות אחסון אלה.

יסודות של התנהגות חשמלית במעבר מתכת Oxide

מבנה ולהקת Band Gap

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Transport mechanism

(ב) אלקטרוניקה או חורים ב- TMOs עוברים דרך מספר מנגנונים.בישים מוזמנוים מאוד עם פס רחב, התנהגות של להקה שולטת.עם זאת, ב- TMOs רבים, מתאם אלקטרוני חזק ואלקטרון-פוני מוביל ל-FLT:0 קטבונות קטנטן (FLT) ו-FLT:2variable TransppingFLT 3) יש בדרך כלל תלות חזקה של חמצן ו-Fppinger;

מפתחי השפעה על תפקוד חשמלי

מוליכות של TMO אינה רכוש קבוע; ניתן לכוון אותו על ידי התאמת מספר גורמים הקשורים.

מדינת Valence ו-Valency

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] ב[[1924]]]]]] ב[[1924]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[1924]]]]

מבנה קריסטל ו Defects

(ה) סידור של octahedra או tetrahedra סביב ion המתכת מגדיר את החפיפה של קשקשים ומבנה הלהקה.לדוגמה, rutile TiOLT:02FLT:2FLT:1 יש דחיסות שונה מאשר anatase או brookitephs עקב הבדלים ב- Ti-O-Tiאיגרות חוב ואורך נוסף, מבני, מוטציות ו-Ticial,

מינון והחלפה

(ב) [17] (הופנה מהדף [[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

טמפרטורה ועברות שלב

הטמפרטורה משפיעה הן על מספר הנובלות הפעילות והניידות. Semiconducting TMOs בדרך כלל מראה עלייה בהתנהגות עם טמפרטורה בשל ייצור מופעל תרמי או דור המוביל.עם זאת, חלק TMO עוברים מעברי מתכת (למשל, VOFLT:02FLT:1 בסביבות 68   ו-C), שבו מוליכות של כמה שינויים משמעותיים תחת שינויים אלה הוא שינוי משמעותי.

עקבו אחרי Key Transition Metal Oxide Families

טיטניום די תחמוצת (TiOveFLT:0)2FreaveLT:1

(ה) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מאן-אורי (MnOveFLT:0)

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [17] [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניקל Oxide (NiO)

NiO הוא מוליכים למחצה מסוג P עם פער של -3.7  eV. Stoichiometric NiO הוא insulator, אבל Niמחסור (יצירה של NicioFLT:03+FLT:1 ו NipLT:2+FLT 3) מייצר צינורות (חומרים לא קונסוליים) זה יכול להיות מחמצן נמוך כל כך (Fgicial) עם לחץ חיצוני).

[[1724]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]

(ו) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Perovskite ו- Spinel Oxides

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניהול אנרגיה

Lithium-Ion Battery Electrodes

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Supercapacitor אלקטרודות

(ב) ,2 (ב) ,2 (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סויום-און ו- Multivalent Batteries

התפתחויות במערכות אחסון אנרגיה כמו נתרן-יון, אשלגן-יון וסוללות מגנזיום מסתמכות על TMO עם ערוצי יון גדולים יותר.המגמות ההתנהלותיות נשארות דומות, אם כי נפח קוטבי וריון יכול להשפיע על המבנה האלקטרוני.לדוגמה, NacioFLT:00.44FLT:1MnOFLT:2FLT:3 (מנהרה בנוי) מראה טוב של תאים אלקטרוניים, ו-ide-Moka-Modericual, אשר מזרז את המגמות אלה על פני ânOFal-FLT-a-Ed) ו-alicleliclelicleka-Modertlithivating.

אסטרטגיות לשיפור ההתנהגות

Doping and Defect Engineering

מעבר לדוגמאות לעיל, הנדסה פגומה באמצעות אנמנלינג מבוקר בצמצום או חמצון אטמוספירה יכול ריכוזים נושאת הון קנס.טיפול פלאסמה או עיבוד לייזר יכול גם ליצור vacancies חמצן באופן מקומי.שלב מספר רב של dopants (co-doping) עשוי לייצר אפקטים סינרגיים & mdash; לדוגמה, Nb ו- F-doping באופן מקומי.

שליטה ב-Mophology

nanostructured TMOs מציעים מרחקי תחבורה תשלום קצרים יותר ויחסי פני השטח גבוה יותר, אשר לעתים קרובות מתורגם מוליכות גלויה יותר. ננווטים, ננו-tubes, ננוגליונות, ומבנים meso ⁇ יכול להגדיל את אזור מגע אלקטרוני יעיל עם אספנים נוכחיים. יתר על כן, המימד מופחת יכול להציג אפקטים של הגבלת הקוונטים אשר לשנות את המבנה האלקטרוני ולהפחית, למרות שזה חומר עצמאי.

אדריכלות היברידית ואדריכלות

(הופנה מהדף TMOs עם חומרים מאוד מוליכים (פחמיניים, מתכתיים או ביצוע פולימרים) יוצר רשתות לרישום כי לעקוף דגנים ללא פגע. Core-shell nanostructures (למשל, MnOteauFLT:02FLT:1@graphene, CoFLT:23FLT 3FLT 3R: 4RIR) LT5 {\displaystyle \"מעודכן באופן אינטימי,

הנדסת פנים ובינלאומית

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיוונים עתידיים ואתגרים

למרות התקדמות משמעותית, כמה אתגרים נותרו. רבים TMO סובלים שינויים מבניים בלתי הפיכים במהלך רכיבה על אופניים, אשר מוליכים וקיבולת. טכניקות הדמיה מתקדמות של אופרהנדו (למשל, החלפת XRD, Raashman, ספקטרום ספקטרום חומרים בלתי צפוי) נדרשים כדי לתאם את האבולוציה של קיימות עם ביצועים אלקטרוכימיים, בנוסף חישובים ראשונים ומודלים של למידת מכונה משמשים יותר ויותר למגמות סביבתיות עבור רכיבי הקרנה; עיצוב יעיל של הנדסת חשמל.

מקורות חיצוניים כגון סקירה מקיפה של FLT:0Yuan et al. (2018) בחומרים TodayveFLT:1 על TMOs עבור supercapacitors ו FLT:2Kuznetsov et al. (2020) ב JPhysreaphigrFLT 3: על תחבורה אלקטרונית בסרטים דקים לספק תובנות עמוקות יותר למנגנונים ספציפיים.

מסקנה

מוליכות חשמלית ב-trans מתכת תחמוצת נשלטת על ידי שילוב מורכב של מבנה אלקטרוני, פגמים, doping, טמפרטורה ומורפולוגיה.אין תחמוצת אחת מתאימה לכל הצרכים; כל יישום אחסון אנרגיה דורש מטרות התנהגות ספציפיות. על ידי הבנת המגמות הבסיסיות ו-mdash; כיצד עקביות מעורבת, vacancies, מבנה גבישי חמצן, ו-Aliovalent doping Modping Modping Modating ריכוז ו-recapreatives; יכולות להרחיב את הטכניקות אלקטרו-ofdial יותר.