Non-carbon anodes (mainly silicon,

Non-carbon anodes (mainly silicon, tin, and transition metal oxides) are very promising for use in lithium ion batteries owing to their high theoretical capacity and better rate property in comparison with current commercial graphite anode. It is well-known that the main characteristics of graphite anode such as low theoretical capacity and poor rate capability are not enough to satisfy the demand for future energy storage [1]. Despite many efforts over the last decades, the use of silicon and tin based anode materials in lithium ion batteries is still limited due to their large volume changes (>300%) during the alloying/dealloying process with Li+ ions, which leads to severe mechanical stress of the electrode and pulverization of the particles [2]. As a result, the capacity fades rapidly during the course of use. Fortunately, transition metal oxides with conversion mechanism of lithium storage (MO+2Li++2e−↔Li2O+M0MO+2Li++2e−↔Li2O+M0) were regarded as a new hope for wide application in lithium ion batteries because of their low-cost, environmental benignity and high theoretical specific capacity [3] and [4]. Among all the proposed transition metal oxides, CuO is considered as a promising anode candidate for lithium ion batteries due to its abundance, low-cost, easy preparation, chemical stability, high theoretical capacity (674 mAh g−1) and environmental friendliness [5]. Apart from all these advantages, the practical application of CuO is still hampered due to its poor cyclic performances, low conductivity, poor ion transport kinetics and severe capacity fading [5]. In order to avoid all these issues, synthesis of CuO with various unique nanostructure and porous morphologies [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13] and [14], and fabrication of hybrid nanocomposite with conductive matrixes (such as carbon, carbon nanotubes and graphene nanosheets etc) are main typical approaches [5], [15], [16], [17] and [18]. It is widely reported that the shape controlled morphologies highly affect the properties of the nanomaterials, suggesting that the morphological modification is a better key to improve poor cyclic retention of anode materials [19]. In addition, the nanostructure electrode can also offer easy Li+ ion diffusion, faster reaction kinetics, more stable structure and accommodation of large strain without severe pulverization [20]. Hence, it is believed that the novel architecture with porous morphology would be the feasible approach to solve the above issues of CuO anode material for lithium ion battery.

Therefore, in the present work, first time we have successfully synthesized mulberry-like porous shape of CuO nanostructure through facile and cost-effective hydrothermal synthesis method. For comparison, CuO with nanoplate structure was also synthesized under different condition by the same method. In contrast to the belief, it was found that the nanoplate morphology remains well-preserved and stable even after long term cycling process, whereas the mulberry-like porous shape of CuO had strong capacity fading. This is due to the complete distortion of the mulberry-like porous shape and loss of contact between the particles upon cycling. Hence, the CuO nanoplate electrode has potential to be a high-performance anode material.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

anodes ปลอดคาร์บอน (ส่วนใหญ่ซิลิคอนดีบุกและโลหะทรานซิออกไซด์) จะมีแนวโน้มมากสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากกำลังการผลิตตามทฤษฎีของพวกเขาสูงและทรัพย์สินอัตราที่ดีกว่าในการเปรียบเทียบกับปัจจุบันขั้วบวกแกรไฟต์เชิงพาณิชย์ มันเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นลักษณะสำคัญของกราไฟท์ขั้วบวกเช่นความสามารถทางทฤษฎีต่ำและความสามารถในอัตราที่ไม่ดีไม่พอที่จะตอบสนองความต้องการสำหรับการจัดเก็บพลังงานในอนาคต [1] แม้จะมีความพยายามมากมายในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาการใช้งานของซิลิกอนและดีบุกตามวัสดุที่ขั้วบวกในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีข้อ จำกัด เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงของพวกเขาที่มีขนาดใหญ่ปริมาณ (> 300%) ในระหว่างขั้นตอนการผสม / dealloying กับหลี่ + ไอออนซึ่งนำไปสู่กลรุนแรง ความเครียดของอิเล็กโทรดและบดของอนุภาค [2] เป็นผลให้ความสามารถในการจางหายไปอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาของการใช้งาน โชคดีออกไซด์โลหะทรานซิมีกลไกในการแปลงของการจัดเก็บลิเธียม (MO + 2Li ++ 2E-↔Li2O + + M0MO 2Li ++ 2E-↔Li2O + M0) ถูกมองว่าเป็นความหวังใหม่สำหรับการประยุกต์กว้างในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพราะของพวกเขา ต้นทุนต่ำไม้นวมด้านสิ่งแวดล้อมและความจุสูงเฉพาะทางทฤษฎี [3] และ [4] ในทุกที่เสนอออกไซด์เปลี่ยนแปลงโลหะออกไซด์จะถือว่าเป็นผู้สมัครที่ขั้วบวกแนวโน้มสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของต้นทุนต่ำเตรียมง่ายเสถียรภาพทางเคมีความจุทฤษฎีสูง (674 mAh G-1) และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม [5 ] นอกเหนือจากข้อได้เปรียบเหล่านี้ทั้งหมดโปรแกรมการปฏิบัติของออกไซด์ยังคงขัดขวางเนื่องจากการแสดงวงโคจรของมันยากจนการนำต่ำยากจนจลนพลศาสตร์การขนส่งไอออนและความรุนแรงจางหาย [5] เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้สังเคราะห์ออกไซด์ที่มีโครงสร้างระดับนาโนที่ไม่ซ้ำกันต่างๆและรูปร่างลักษณะรูพรุน [6] [7] [8] [9] [10] [11], [12], [13] และ [14], และการผลิตนาโนคอมโพสิตไฮบริดกับ matrixes สื่อกระแสไฟฟ้า (เช่นคาร์บอนท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีน nanosheets ฯลฯ ) เป็นวิธีการทั่วไปหลัก [5] [15] [16] [17] และ [18] มีรายงานอย่างกว้างขวางว่ารูปร่างควบคุมรูปร่างลักษณะอย่างมากส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุนาโนที่ชี้ให้เห็นว่าการปรับเปลี่ยนก้านเป็นสำคัญดีกว่าที่จะปรับปรุงการเก็บรักษาวงโคจรที่น่าสงสารของวัสดุขั้วบวก [19] นอกจากนี้โครงสร้างระดับนาโนอิเล็กโทรดยังสามารถนำเสนอการแพร่กระจายง่าย Li + ไอออนเร็วขึ้นปฏิกิริยาจลนพลศาสตร์โครงสร้างมีเสถียรภาพมากขึ้นและสถานที่ตั้งของสายพันธุ์ที่มีขนาดใหญ่โดยไม่ต้องบดรุนแรง [20] ดังนั้นจึงเชื่อว่าสถาปัตยกรรมนวนิยายที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่มีรูพรุนจะเป็นวิธีการที่เป็นไปได้ในการแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้นของวัสดุขั้วบวกออกไซด์สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน. ดังนั้นในการทำงานปัจจุบันครั้งแรกที่เราได้สังเคราะห์ได้รูปร่างที่มีรูพรุนหม่อนเหมือนของ โครงสร้างระดับนาโนออกไซด์โดยวิธีการสังเคราะห์ไฮโดรได้อย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพ สำหรับการเปรียบเทียบออกไซด์ที่มีโครงสร้าง nanoplate ยังถูกสังเคราะห์ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันโดยวิธีการเดียวกัน ในทางตรงกันข้ามกับความเชื่อมันก็พบว่าลักษณะทางสัณฐานวิทยา nanoplate ยังคงอนุรักษ์ไว้อย่างดีและมีเสถียรภาพแม้หลังจากขั้นตอนการขี่จักรยานระยะยาวในขณะที่รูปทรงที่มีรูพรุนหม่อนเหมือนของออกไซด์มีสีซีดจางความจุที่แข็งแกร่ง นี่คือสาเหตุที่บิดเบือนสมบูรณ์ของรูปทรงที่มีรูพรุนหม่อนเหมือนและการสูญเสียของการติดต่อระหว่างอนุภาคเมื่อขี่จักรยาน ดังนั้น nanoplate อิเล็กโทรดออกไซด์มีศักยภาพที่จะเป็นวัสดุที่ขั้วบวกที่มีประสิทธิภาพสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ปลอดคาร์บอนขั้วบวก ( ส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนออกไซด์โลหะดีบุกและการเปลี่ยนแปลง ) มีศักยภาพมากเพื่อใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความจุสูงและเนื่องจากทฤษฎีของพวกเขาดีกว่าอัตราคุณสมบัติในการเปรียบเทียบกับแอโนดกราไฟต์เชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน มันเป็นที่รู้จักกันดีว่า คุณลักษณะหลักของแกรไฟต์แอโนดเช่นต่ำทฤษฎีศักยภาพและความสามารถคะแนนไม่ดีจะไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการสำหรับการจัดเก็บพลังงานในอนาคต [ 1 ] แม้จะมีความพยายามมาก กว่าทศวรรษที่ผ่านมา การใช้ซิลิคอนและวัสดุโลหะดีบุกที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็มีจำกัดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณขนาดใหญ่ของพวกเขา ( > 300% ) ระหว่างอัลลอย / dealloying กระบวนการกับ Li ไอออน ซึ่งจะนำไปสู่ความรุนแรงของเครื่องกลไฟฟ้าและ pulverization ของอนุภาค [ 2 ] เป็นผลให้ , ความจุจางหายอย่างรวดเร็วในระหว่างการใช้ โชคดีที่การเปลี่ยนแปลงของลิเทียมโลหะออกไซด์ที่มีกลไกการจัดเก็บ ( โม + 2li + + 2e −↔ li2o + m0mo + 2li + + 2e −↔ li2o + m0 ) ถือเป็นความหวังใหม่สำหรับการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของพวกเขาต้นทุนต่ำ และสูง benignity สิ่งแวดล้อมทฤษฎีเฉพาะความจุ [ 3 ] และ [ 5 ] . ของทั้งหมดที่เสนอการเปลี่ยนโลหะออกไซด์ 2 ( ถือว่าเป็นสัญญาโดยผู้สมัครสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากมีความอุดมสมบูรณ์ ต้นทุนต่ำ เตรียมง่าย ความเสถียรทางเคมีสูง ความสามารถทางทฤษฎี ( 674 mAh G − 1 ) และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม [ 5 ] นอกจากข้อดีเหล่านี้ทั้งหมด , โปรแกรมการปฏิบัติของ 2 ( ยังคง hampered เนื่องจากยากจน เป็น การแสดง การนำความร้อนต่ำ จนรายละเอียดการขนส่งแบบรุนแรงความจุปิ [ 5 ] เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ทั้งหมด การสังเคราะห์โครงสร้างนาโน 2 ( กับเอกลักษณ์ต่างๆและลักษณะรูพรุน [ 6 ] [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ] , [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] และ [ 14 ] และการผสมกับนํา matrixes นาโนคอมโพสิต ( เช่น เป็นคาร์บอน คาร์บอนนาโนทิวบ์ และกราฟีน nanosheets ฯลฯ ) เป็นหลัก โดยทั่วไปวิธีการ [ 5 ] , [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] และ [ 18 ] มันเป็นอย่างกว้างขวางรายงานว่ารูปร่างลักษณะควบคุมสูงมีผลต่อคุณสมบัติของ nanomaterials บอกว่าการเปลี่ยนแปลงสัณฐานวิทยาคือ คีย์เพื่อปรับปรุงการเก็บรักษาไม่ดี ดีกว่าเป็นวัสดุแอโนด [ 19 ] นอกจากนี้ โครงสร้างนาโนอิเล็กโทรดยังสามารถเสนอง่าย Li + ไอออนกระจายจลนพลศาสตร์ปฏิกิริยาได้เร็วขึ้นเสถียรภาพมากขึ้นโครงสร้างและสถานที่ตั้งของสายพันธุ์ที่มีขนาดใหญ่โดยไม่ต้องรุนแรง pulverization [ 20 ] ดังนั้นจึงเชื่อว่าสถาปัตยกรรมนวนิยายที่มีลักษณะรูพรุนจะเป็นวิธีที่เป็นไปได้เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้นของวัสดุแอโนด 2 ( สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนดังนั้น ในงานปัจจุบัน ครั้งแรกเราได้สังเคราะห์หม่อนชอบรูปร่างของโครงสร้างนาโนแบบ 2 ( ผ่านง่ายและมีประสิทธิภาพด้วยวิธีการสังเคราะห์ . สำหรับการเปรียบเทียบ 2 ( ที่มีโครงสร้างนาโนเพลตยังสังเคราะห์ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน โดยวิธีเดียวกัน ในทางตรงกันข้ามกับความเชื่อพบว่านาโนเพลตสัณฐานยังคงเก็บรักษาไว้อย่างดีและมีเสถียรภาพ หลังจากที่กระบวนการจักรยานระยะยาว ส่วนหม่อนชอบรูปร่างของรูพรุนของ 2 ( มีแรงกำลังจางหายไป นี้เกิดจากการบิดเบือนที่สมบูรณ์ของหม่อนชอบร่างพรุน และการสูญเสียของการติดต่อระหว่างอนุภาคบนจักรยาน ดังนั้น ไฟฟ้า 2 ( นาโนเพลตมีศักยภาพที่จะเป็นวัสดุขั้วไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง