Электрод

Электрический проводник, используемый для контакта с неметаллическими частями цепи.

Электроды, используемые при дуговой сварке металлическим электродом в защитных условиях

Электрод — это электрический проводник, используемый для контакта с неметаллической частью цепи ( например, полупроводником , электролитом , вакуумом или воздухом). Электроды являются неотъемлемой частью батарей , которые могут состоять из различных материалов (химикатов) в зависимости от типа батареи.

Электрофор , изобретенный Йоханом Вильке , был ранней версией электрода, используемого для изучения статического электричества . ^[1]

Анод и катод в электрохимических ячейках

Схема гальванического элемента

Электроды являются неотъемлемой частью любой батареи . Первая электрохимическая батарея была изобретена Алессандро Вольта и была метко названа вольтовым элементом . ^[2] Эта батарея состояла из стопки медных и цинковых электродов, разделенных пропитанными рассолом бумажными дисками. Из-за колебаний напряжения, обеспечиваемого вольтовым элементом, она была не очень практичной. Первая практическая батарея была изобретена в 1839 году и названа элементом Даниэля в честь Джона Фредерика Даниэля . В ней по-прежнему использовалась комбинация цинково-медных электродов. С тех пор было разработано еще много батарей с использованием различных материалов. Основой всех них по-прежнему является использование двух электродов, анодов и катодов .

Анод (-)

«Анод» был придуман Уильямом Уэвеллом по просьбе Майкла Фарадея , образованным от греческих слов ἄνο (ano), «вверх» и ὁδός (hodós), «путь». ^[3] Анод — это электрод, через который обычный ток поступает из электрической цепи электрохимического элемента (батареи) в неметаллический элемент . Затем электроны перетекают на другую сторону батареи. Бенджамин Франклин предположил, что электрический поток перемещается от положительного к отрицательному. ^[4] Электроны текут от анода, а обычный ток — к нему. Из обоих можно сделать вывод, что заряд анода отрицательный. Электрон, поступающий на анод, возникает в результате реакции окисления , которая происходит рядом с ним.

Катод (+)

Катод во многом противоположен аноду. Название (также придуманное Уэвеллом) происходит от греческих слов κάτω (kato), «вниз» и ὁδός (hodós), «путь». Это положительный электрод, то есть электроны текут из электрической цепи через катод в неметаллическую часть электрохимической ячейки. На катоде происходит реакция восстановления, при которой электроны поступают из провода, соединенного с катодом, и поглощаются окислителем .

Первичная ячейка

Различные одноразовые батарейки: две 9-вольтовые, две «AAA», две «AA» и по одной «C», «D», батарея для беспроводного телефона, батарея для видеокамеры, батарея для 2-метровой портативной радиостанции и батарейка-таблетка.

Первичный элемент — это батарея, предназначенная для однократного использования и последующего выбрасывания. Это связано с тем, что электрохимические реакции, происходящие на электродах в элементе, необратимы. Примером первичного элемента является выбрасываемая щелочная батарея, обычно используемая в фонариках. Состоит из цинкового анода и катода из оксида марганца, в котором образуется ZnO.

Полуреакции следующие:

Zn _(тв) + 2OH ⁻ _{( водн. )} → ZnO _(тв) + _{H2O (ж)} + 2e ⁻ [E0 ^{окисление} ₌ -1,28 В ] ${\displaystyle \qquad \qquad }$

2MnO _2(тв) + H ₂ O _(ж) + 2e ⁻ → Mn ₂ O _3(тв) + 2OH ⁻ _(водн.) [ _{восстановление E} ⁰ = +0,15 В] ${\displaystyle \qquad }$

Общая реакция:

Zn _(т) + 2MnO _2(т) ⇌ ZnO _(т) + Mn ₂ O _3(т) [E ⁰ _общий = +1,43 В] ${\displaystyle \qquad \qquad }$

ZnO склонен к комкованию и будет давать менее эффективный разряд при повторной зарядке. Перезарядка этих батарей возможна, но из-за проблем безопасности, о которых советует производитель. Другие первичные элементы включают цинк-уголь , цинк-хлорид и литий-железо-дисульфид.

Вторичная ячейка

Аккумуляторные батареи

Направления электрического тока и электронов для вторичной батареи при разряде и заряде

В отличие от первичной ячейки, вторичная ячейка может перезаряжаться. Первой была свинцово-кислотная батарея , изобретенная в 1859 году французским физиком Гастоном Планте . Этот тип батареи до сих пор наиболее широко используется в автомобилях. ^[5] Катод состоит из диоксида свинца (PbO2), а анод из твердого свинца. Другими часто используемыми перезаряжаемыми батареями являются никель-кадмиевые , никель-металлгидридные и литий-ионные . Последняя из них будет более подробно описана в этой статье из-за ее важности.

Теория Маркуса о переносе электронов

Теория Маркуса — это теория, первоначально разработанная лауреатом Нобелевской премии Рудольфом А. Маркусом , которая объясняет скорость, с которой электрон может перемещаться из одного химического вида в другой, ^[6] для этой статьи это можно рассматривать как «переход» из электрода в вид в растворителе или наоборот. Мы можем представить задачу как вычисление скорости переноса для переноса электрона от донора к акцептору

Д + А → Д ⁺ + А ⁻

Поверхность потенциальной энергии для донора и акцептора как

Потенциальная энергия системы является функцией поступательных, вращательных и колебательных координат реагирующих частиц и молекул окружающей среды, которые вместе называются координатами реакции. Абсцисса на рисунке справа представляет их. Из классической теории переноса электронов выражение константы скорости реакции (вероятности реакции) может быть вычислено, если предположить неадиабатический процесс и параболическую потенциальную энергию, путем нахождения точки пересечения (Q _x ). Следует отметить одну важную вещь, и это было отмечено Маркусом, когда он придумал теорию, перенос электронов должен подчиняться закону сохранения энергии и принципу Франка-Кондона. Выполнение этого и последующая перестановка этого приводит к выражению активации свободной энергии ( ) в терминах общей свободной энергии реакции ( ). ${\displaystyle \Delta G^{\dagger }}$ ${\displaystyle \Delta G^{0}}$

$${\displaystyle \Delta G^{\dagger }={\frac {1}{4\lambda }}(\Delta G^{0}+\lambda )^{2}}$$

В котором есть энергия реорганизации. Заполняем этот результат в классически выведенном уравнении Аррениуса ${\displaystyle \lambda }$

$${\displaystyle k=A\,\exp \left({\frac {-\Delta G^{\dagger }}{kT}}\right),}$$

приводит к

$${\displaystyle k=A\,\exp \left[{\frac {-(\Delta G^{0}+\lambda )^{2}}{4\lambda kT}}\right]}$$

При этом А представляет собой предэкспоненциальный множитель, который обычно определяется экспериментально ^[7], хотя полуклассический вывод дает больше информации, как будет объяснено ниже.

Этот классически полученный результат качественно воспроизвел наблюдения максимальной скорости переноса электронов при условиях . ^[8] Для более обширного математического рассмотрения можно прочитать статью Ньютона. ^[9] Интерпретацию этого результата и более близкий взгляд на его физический смысл можно прочитать в статье Маркуса. ^[10] ${\displaystyle \Delta G^{\dagger }=\lambda }$ ${\displaystyle \lambda }$

рассматриваемую ситуацию можно точнее описать, используя модель смещенного гармонического осциллятора, в этой модели допускается квантовое туннелирование . Это необходимо для того, чтобы объяснить, почему даже при близких к нулю Кельвинах все еще существуют электронные переходы, ^[11] вопреки классической теории.

Не вдаваясь слишком глубоко в то, как делается вывод, он основывается на использовании золотого правила Ферми из теории возмущений, зависящих от времени, с полным гамильтонианом системы. Можно рассмотреть перекрытие волновых функций как реагентов, так и продуктов (правая и левая стороны химической реакции) и, следовательно, когда их энергии одинаковы и допускают перенос электронов. Как упоминалось ранее, это должно произойти, потому что только тогда соблюдается закон сохранения энергии. Пропустив несколько математических шагов, вероятность переноса электронов можно вычислить (хотя это довольно сложно) с помощью следующей формулы

$${\displaystyle w_{ET}={\frac {|J|^{2}}{\hbar ^{2}}}\int _{-\infty }^{+\infty }dt\,e^{-i\Delta Et/\hbar -g(t)}}$$

При этом — константа электронной связи, описывающая взаимодействие между двумя состояниями (реагенты и продукты), а — функция формы линии . Принимая классический предел этого выражения, то есть , и делая некоторую замену, получаем выражение, очень похожее на классически выведенную формулу, как и ожидалось. ${\displaystyle J}$ ${\displaystyle g(t)}$ ${\displaystyle \hbar \omega \ll kT}$ $${\displaystyle w_{ET}={\frac {|J|^{2}}{\hbar }}{\sqrt {\frac {\pi }{\lambda kT}}}\exp \left[{\frac {-(\Delta E+\lambda )^{2}}{4\lambda kT}}\right]}$$

Главное отличие в том, что теперь предэкспоненциальный фактор описывается большим количеством физических параметров вместо экспериментального фактора . Снова следует обратиться к источникам, перечисленным ниже, для более глубокого и строгого математического вывода и интерпретации. ${\displaystyle A}$

Эффективность

Физические свойства электродов в основном определяются материалом электрода и топологией электрода. Требуемые свойства зависят от области применения, поэтому в обращении находится множество видов электродов. Определяющим свойством для материала, который будет использоваться в качестве электрода, является то, что он должен быть проводящим . Поэтому в качестве электрода может использоваться любой проводящий материал, такой как металлы, полупроводники , графит или проводящие полимеры . Часто электроды состоят из комбинации материалов, каждый из которых выполняет определенную задачу. Типичными компонентами являются активные материалы, которые служат частицами, которые окисляют или восстанавливают, проводящие агенты , которые улучшают проводимость электрода, и связующие вещества, которые используются для удержания активных частиц внутри электрода. Эффективность электрохимических ячеек оценивается по ряду свойств, важными величинами являются время саморазряда , напряжение разряда и производительность цикла. Физические свойства электродов играют важную роль в определении этих величин. Важными свойствами электродов являются: электрическое сопротивление , удельная теплоемкость (c_p), потенциал электрода и твердость . Конечно, для технологических применений стоимость материала также является важным фактором. ^[12] Значения этих свойств при комнатной температуре (T = 293 K) для некоторых часто используемых материалов приведены в таблице ниже.

Поверхностные эффекты

Топология поверхности электрода играет важную роль в определении эффективности электрода. Эффективность электрода может быть снижена из-за контактного сопротивления . Поэтому для создания эффективного электрода важно спроектировать его таким образом, чтобы минимизировать контактное сопротивление.

Производство

Производство электродов для литий-ионных аккумуляторов осуществляется в несколько этапов следующим образом: ^[14]

1. Различные компоненты электрода смешиваются в растворителе. Эта смесь разработана таким образом, чтобы улучшить работу электродов. Обычными компонентами этой смеси являются:
   • Активные частицы электрода.
   • Связующее вещество, используемое для удержания активных частиц электрода.
   • Проводящий агент, используемый для улучшения проводимости электрода.

   Полученная смесь называется «электродной суспензией».

2. Электродная суспензия выше нанесена на проводник, который действует как токосъемник в электрохимической ячейке. Типичные токосъемники — медь для катода и алюминий для анода.
3. После нанесения суспензии на проводник ее сушат, а затем прессуют до необходимой толщины.

Строение электрода

Для заданного выбора компонентов электрода, конечная эффективность определяется внутренней структурой электрода. Важными факторами внутренней структуры, определяющими производительность электрода, являются: ^[15]

• Кластеризация активного материала и проводящего агента. Для того чтобы все компоненты суспензии выполняли свою задачу, они должны быть равномерно распределены внутри электрода.
• Равномерное распределение проводящего агента по активному материалу. Это обеспечивает оптимальную проводимость электрода.
• Прилипание электрода к токосъемникам. Прилипание гарантирует, что электрод не растворится в электролите.
• Плотность активного материала. Необходимо найти баланс между количеством активного материала, проводящего агента и связующего. Поскольку активный материал является важным фактором в электроде, суспензия должна быть разработана таким образом, чтобы плотность активного материала была максимально высокой, без того, чтобы проводящий агент и связующее не функционировали должным образом.

На эти свойства можно влиять при производстве электродов несколькими способами. Самым важным этапом в производстве электродов является создание электродной суспензии. Как видно выше, все важные свойства электрода связаны с равномерным распределением компонентов электрода. Поэтому очень важно, чтобы электродная суспензия была как можно более однородной. Было разработано множество процедур для улучшения этой стадии смешивания, и текущие исследования все еще проводятся. ^[15]

Электроды в литий-ионных аккумуляторах

Современное применение электродов — литий-ионные аккумуляторы (Li-ion battery). Литий-ионный аккумулятор — это разновидность проточного аккумулятора , который можно увидеть на изображении справа.

Типичная проточная батарея состоит из двух резервуаров с жидкостями, которые прокачиваются через мембрану, удерживаемую между двумя электродами. ^[16]

Кроме того, литий-ионный аккумулятор является примером вторичного элемента, поскольку он перезаряжаемый. Он может действовать как гальванический или электролитический элемент . Литий-ионные аккумуляторы используют ионы лития в качестве растворенного вещества в электролите, которые растворяются в органическом растворителе . Литиевые электроды были впервые изучены Гилбертом Н. Льюисом и Фредериком Г. Кейсом в 1913 году. ^[17] В следующем столетии эти электроды использовались для создания и изучения первых литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы очень популярны из-за их высокой производительности. Области применения включают мобильные телефоны и электромобили. Из-за их популярности проводится много исследований для снижения стоимости и повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов. Неотъемлемой частью литий-ионных аккумуляторов являются их аноды и катоды, поэтому проводится много исследований для повышения эффективности, безопасности и снижения стоимости этих электродов в частности. ^[18]

Катоды

В литий-ионных аккумуляторах катод состоит из интеркалированного литиевого соединения (слоистый материал, состоящий из слоев молекул, состоящих из лития и других элементов). Распространенным элементом, который составляет часть молекул в соединении, является кобальт . Другим часто используемым элементом является марганец . Лучший выбор соединения обычно зависит от применения батареи. Преимущества соединений на основе кобальта по сравнению с соединениями на основе марганца заключаются в их высокой удельной теплоемкости, высокой объемной теплоемкости , низкой скорости саморазряда, высоком напряжении разряда и высокой циклической долговечности. Однако существуют также недостатки в использовании соединений на основе кобальта, такие как их высокая стоимость и низкая термостабильность . Марганец имеет аналогичные преимущества и более низкую стоимость, однако существуют некоторые проблемы, связанные с использованием марганца. Основная проблема заключается в том, что марганец имеет тенденцию растворяться в электролите с течением времени. По этой причине кобальт по-прежнему является наиболее распространенным элементом, который используется в литиевых соединениях. Проводится много исследований по поиску новых материалов, которые могут быть использованы для создания более дешевых и долговечных литий-ионных аккумуляторов ^[18]

Аноды

Аноды, используемые в серийно выпускаемых литий-ионных аккумуляторах, либо основаны на углероде (обычно графите), либо сделаны из шпинели титаната лития (Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ ). ^[18] Графитовые аноды успешно внедрены во многих современных коммерчески доступных аккумуляторах благодаря своей низкой цене, долговечности и высокой плотности энергии. ^[19] Однако он создает проблемы с ростом дендритов, что приводит к риску короткого замыкания батареи и создает проблему безопасности. ^[20] Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ занимает вторую по величине долю рынка анодов благодаря своей стабильности и хорошей скоростной способности, но с такими проблемами, как низкая емкость. ^[21] В начале 2000-х годов исследования кремниевых анодов начали набирать обороты, став одним из самых многообещающих кандидатов десятилетия на будущие аноды литий-ионных аккумуляторов. ^[22] Кремний имеет одну из самых высоких гравиметрических емкостей по сравнению с графитом и Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ , а также высокую объемную емкость. Кроме того, кремний имеет преимущество работы при разумном напряжении разомкнутой цепи без паразитных литиевых реакций. ^{[23] [24]} Однако кремниевые аноды имеют серьезную проблему объемного расширения во время литирования, составляющую около 360%. ^[25] Это расширение может измельчить анод, что приведет к плохой производительности. ^[26] Чтобы решить эту проблему, ученые рассмотрели возможность изменения размерности Si. ^[22] Было проведено много исследований в области нанопроводов Si , трубок Si, а также листов Si. ^[22] В результате композитные иерархические аноды Si стали основной технологией для будущих применений в литий-ионных аккумуляторах. В начале 2020-х годов технология достигает коммерческого уровня, и в Соединенных Штатах строятся заводы для массового производства анодов. ^[27] Кроме того, металлический литий является еще одним возможным кандидатом на анод. Он может похвастаться более высокой удельной емкостью, чем кремний, однако имеет недостаток работы с крайне нестабильным металлическим литием. ^[28] Подобно графитовым анодам, образование дендритов является еще одним серьезным ограничением металлического лития, при этом твердая электролитная интерфаза является основной проблемой проектирования. ^[29] В конце концов, если стабилизировать металлический литий, он сможет производить батареи, которые удерживают больше всего заряда, будучи при этом самыми легкими. ^[28]

Механические свойства

Распространенным механизмом отказа аккумуляторов является механический удар, который разрушает либо электрод, либо контейнер системы, что приводит к плохой проводимости и утечке электролита. ^[30] Однако значимость механических свойств электродов выходит за рамки сопротивления столкновениям из-за окружающей среды. Во время стандартной работы включение ионов в электроды приводит к изменению объема. Это хорошо иллюстрируется кремниевыми электродами в литий-ионных аккумуляторах, расширяющимися примерно на 300% во время литиирования. ^[31] Такое изменение может привести к деформациям в решетке и, следовательно, к напряжениям в материале. Источником напряжений могут быть геометрические ограничения в электроде или неоднородное покрытие иона. ^[32] Это явление очень тревожно, поскольку оно может привести к разрушению электрода и потере производительности. Таким образом, механические свойства имеют решающее значение для разработки новых электродов для долговечных аккумуляторов. Возможная стратегия измерения механического поведения электродов во время работы — использование наноиндентирования . ^[33] Метод позволяет анализировать, как развиваются напряжения во время электрохимических реакций, что является ценным инструментом для оценки возможных путей связи механического поведения и электрохимии.

Напряжения не только влияют на морфологию электрода, но и способны влиять на электрохимические реакции. ^{[32] [34]} Хотя химические движущие силы обычно выше по величине, чем механическая энергия, это не относится к литий-ионным аккумуляторам. ^[35] Исследование доктора Ларше установило прямую связь между приложенным напряжением и химическим потенциалом электрода. ^[36] Хотя оно пренебрегает множеством переменных, таких как изменение упругих ограничений, оно вычитает из общего химического потенциала упругую энергию, вызванную напряжением.

${\displaystyle \mu =\mu ^{o}+k\cdot T\cdot \log(\gamma \cdot x)+\Omega \cdot \sigma }$

В этом уравнении μ представляет собой химический потенциал, а μ° — его опорное значение. T обозначает температуру, а k — постоянную Больцмана . Член γ внутри логарифма — это активность, а x — отношение иона к общему составу электрода. Новый член Ω — это парциальный молярный объем иона в хозяине, а σ соответствует среднему напряжению, испытываемому системой. Результатом этого уравнения является то, что диффузия, которая зависит от химического потенциала, подвергается воздействию дополнительного напряжения и, следовательно, изменяет производительность батареи. Кроме того, механические напряжения могут также влиять на слой электрода между твердым телом и электролитом. ^[30] Интерфейс, который регулирует перенос ионов и заряда, может быть деградирован под действием напряжения. Таким образом, больше ионов в растворе будет израсходовано на его реформирование, что снижает общую эффективность системы. ^[37]

Прочие аноды и катоды

В вакуумной трубке или полупроводнике, имеющем полярность ( диоды , электролитические конденсаторы ), анод является положительным (+) электродом, а катод — отрицательным (−). Электроны входят в устройство через катод и выходят из устройства через анод. Многие устройства имеют другие электроды для управления работой, например, базу, затвор, управляющую сетку.

В трехэлектродной ячейке противоэлектрод, также называемый вспомогательным электродом , используется только для соединения с электролитом, чтобы ток мог быть подан на рабочий электрод . Противоэлектрод обычно изготавливается из инертного материала, такого как благородный металл или графит , чтобы предотвратить его растворение.

Сварочные электроды

При дуговой сварке электрод используется для проведения тока через заготовку для сплавления двух деталей вместе. В зависимости от процесса электрод может быть либо расходуемым, в случае газовой дуговой сварки металлическим электродом или дуговой сварки металлическим электродом в защитном газе , либо нерасходуемым, например, при газовой дуговой сварке вольфрамовым электродом . Для системы постоянного тока сварочный стержень или пруток может быть катодом для сварки заполняющего типа или анодом для других процессов сварки. Для дуговой сварки переменного тока сварочный электрод не будет считаться анодом или катодом.

Электроды переменного тока

В электрических системах, использующих переменный ток , электроды представляют собой соединения между схемой и объектом, на который воздействует электрический ток, но они не обозначаются как анод или катод, поскольку направление потока электронов периодически меняется , обычно много раз в секунду .

Химически модифицированные электроды

Химически модифицированные электроды — это электроды, поверхности которых химически модифицированы для изменения физических , химических , электрохимических , оптических , электрических и транспортных свойств электрода . Эти электроды используются для передовых целей в исследованиях и изысканиях. ^[38]

Использует

Электроды используются для подачи тока через неметаллические объекты, чтобы изменять их различными способами и измерять проводимость для различных целей. Примеры включают:

• Электроды для топливных элементов
• Электроды для медицинских целей, таких как ЭЭГ (для регистрации активности мозга), ЭКГ (регистрация сердечных сокращений ), ЭСТ (электрическая стимуляция мозга), дефибриллятор (регистрация и проведение сердечной стимуляции)
• Электроды для электрофизиологических методов в биомедицинских исследованиях
• Электроды для казни на электрическом стуле
• Электроды для гальваники
• Электроды для дуговой сварки
• Электроды для катодной защиты
• Электроды для заземления
• Электроды для химического анализа электрохимическими методами
• Наноэлектроды для высокоточных измерений в наноэлектрохимии
• Инертные электроды для электролиза (из платины )
• Сборка мембранного электрода
• Электроды для электрошокового оружия Taser

Смотрите также

• Электрод сравнения
• Газодиффузионный электрод
• Целлюлозный электрод
• Анион против катиона
• Электрон против электронной дырки
• Электронный микроскоп
• Уравнение Тафеля
• Горячий катод
• Холодный катод
• Предел обратимой инжекции заряда

Ссылки

1. Уитакер, Гарри (2007). Мозг, разум и медицина: очерки нейронауки восемнадцатого века . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. стр. 140. ISBN 978-0387709673.
2. Беллис, Мэри. Биография Алессандро Вольта – Накопленное электричество и первая батарея.
3. Росс, С. (30 ноября 1961 г.). «Фарадей консультируется с учеными: происхождение терминов электрохимии». Заметки и записи Лондонского королевского общества . 16 (2): 187–220. doi :10.1098/rsnr.1961.0038. S2CID  145600326.
4. Conventional Current Flow и Electron Flow. (12 сентября 2021 г.). Mohawk Valley Community College. https://eng.libretexts.org/@go/page/25106
5. «4 типа аккумуляторных батарей». RB Battery . 2 июня 2020 г.
6. "Реакции переноса электронов в химии: теория и эксперимент". Nobelstiftung . 8 декабря 1992 г. Получено 2 апреля 2007 г.
7. Голд, Виктор, ред. (2019). «Сборник химической терминологии ИЮПАК». doi : 10.1351/goldbook .
8. "Теория Маркуса для переноса электронов". 12 декабря 2020 г. Получено 24 января 2021 г.
9. Ньютон, Маршалл Д. (1991). «Квантово-химические зонды кинетики переноса электронов: природа донорно-акцепторных взаимодействий». Chemical Reviews . 91 (5): 767–792. doi :10.1021/cr00005a007.
10. Маркус, Рудольф А. (1993). «Реакции переноса электронов в химии. Теория и эксперимент». Reviews of Modern Physics . 65 (3): 599–610. Bibcode : 1993RvMP...65..599M. doi : 10.1103/RevModPhys.65.599.
11. ДеВолт, Д. (1984) Квантово-механическое туннелирование в биологических системах; Издательство Кембриджского университета: Кембридж.
12. Engineering360. «Руководство по выбору электродов и электродных материалов: типы, характеристики, применение». www.globalspec.com .
13. "Информационный ресурс по онлайн-материалам". www.matweb.com .
14. Хоули, У. Блейк; Ли, Цзяньлинь (2019). «Производство электродов для литий-ионных аккумуляторов — анализ текущей и следующей обработки поколения». Журнал хранения энергии . 25 : 100862. doi : 10.1016/j.est.2019.100862 . OSTI  1546514. S2CID  201301519.
15. Konda, Kumari; Moodakare, Sahana B.; Kumar, P. Logesh; Battabyal, Manjusha; Seth, Jyoti R.; Juvekar, Vinay A.; Gopalan, Raghavan (2020). «Комплексные усилия по подготовке электродной суспензии для улучшения электрохимических характеристик батареи LiFePO ₄ ». Journal of Power Sources . 480 : 228837. Bibcode : 2020JPS...48028837K. doi : 10.1016/j.jpowsour.2020.228837. S2CID  224980374.
16. Qi, Zhaoxiang; Koenig, Gary M. (2017-05-12). "Обзорная статья: Системы проточных батарей с твердыми электроактивными материалами". Journal of Vacuum Science & Technology B. 35 ( 4): 040801. Bibcode : 2017JVSTB..35d0801Q. doi : 10.1116/1.4983210 . ISSN  2166-2746.
17. Льюис, Гилберт Н.; Кейес, Фредерик Г. (1913). «Потенциал литиевого электрода». Журнал Американского химического общества . 35 (4): 340–344. doi :10.1021/ja02193a004.
18. Кам, Кинсон К.; Дофф, Марка М., «Материалы электродов для литий-ионных аккумуляторов», Технические документы Sigma-Aldrich: Лабораторные и производственные материалы
19. Чжан, Хао; Ян, Ян; Жэнь, Дуншэн; Ван, Ли; Хэ, Сянмин (2021-04-01). «Графит как анодные материалы: фундаментальный механизм, недавний прогресс и достижения». Energy Storage Materials . 36 : 147–170. doi : 10.1016/j.ensm.2020.12.027. ISSN  2405-8297. S2CID  233072977.
20. Чжао, Цян; Хао, Сяогэ; Су, Шимин; Ма, Цзябин; Ху, И; Лю, Юн; Кан, Фэйюй; Хэ, Янь-Бин (2019). «Расширенный графит, внедренный в металлический литий, как анод без дендритов литий-металлических батарей». Журнал химии материалов A. 7 ( 26): 15871–15879. doi :10.1039/C9TA04240G. ISSN  2050-7488. S2CID  195381622.
21. Чжан, Хао; Ян, Ян; Сюй, Хун; Ван, Ли; Лу, Ся; Хэ, Сянмин (апрель 2022 г.). «Шпинельный анод Li 4 Ti 5 O 12: основы и достижения в области перезаряжаемых батарей». InfoMat . 4 (4). doi : 10.1002/inf2.12228 . ISSN  2567-3165.
22. Zuo, Xiuxia; Zhu, Jin; Müller-Buschbaum, Peter; Cheng, Ya-Jun (2017-01-01). «Аноды литий-ионных аккумуляторов на основе кремния: обзор хроники». Nano Energy . 31 : 113–143. doi :10.1016/j.nanoen.2016.11.013. ISSN  2211-2855.
23. Чжан, Вэй-Джун (2011-01-01). «Обзор электрохимических характеристик сплавных анодов для литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников питания . 196 (1): 13–24. doi :10.1016/j.jpowsour.2010.07.020. ISSN  0378-7753.
24. Лян, Бо; Лю, Яньпин; Сюй, Юньхуа (2014-12-01). «Материалы на основе кремния как аноды высокой емкости для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения». Журнал источников питания . 267 : 469–490. doi :10.1016/j.jpowsour.2014.05.096. ISSN  0378-7753.
25. Ли, Сяолинь; Гу, Мэн; Ху, Шэньян; Кеннард, Рианнон; Янь, Пэнфэй; Чэнь, Силин; Ван, Чонгмин; Сейлор, Майкл Дж.; Чжан, Цзи-Гуан; Лю, Цзюнь (2014-07-08). "Мезопористая кремниевая губка как противопылевая структура для высокопроизводительных анодов литий-ионных аккумуляторов". Nature Communications . 5 (1): 4105. doi : 10.1038/ncomms5105 . ISSN  2041-1723. PMID  25001098.
26. Чжан, Хуэйган; Браун, Пол В. (2012-06-13). «Трехмерные металлические каркасы с поддержкой бинепрерывных кремниевых батарейных анодов». Nano Letters . 12 (6): 2778–2783. doi :10.1021/nl204551m. ISSN  1530-6984. PMID  22582709.
27. Онсман, Алан. «Бывший инженер Tesla строит завод по производству кремниевых анодов, поскольку США расширяют производство аккумуляторов для электромобилей». Forbes . Получено 19 ноября 2022 г.
28. Alex Scott (7 апреля 2019 г.). «В мире материалов для аккумуляторов пришло время анода». cen.acs.org . Получено 19 ноября 2022 г.
29. Лю, Бин; Чжан, Цзи-Гуан; Сюй, У (2018-05-16). «Современные литий-металлические батареи». Джоуль . 2 (5): 833–845. doi : 10.1016/j.joule.2018.03.008 . ISSN  2542-4785.
30. Palacín, MR; de Guibert, A. (2016-02-05). "Почему батареи выходят из строя?". Science . 351 (6273): 1253292. doi :10.1126/science.1253292. hdl : 10261/148077 . ISSN  0036-8075. PMID  26912708. S2CID  11534630.
31. Ли, Давэй; Ван, Икай; Ху, Цзячжи; Лу, Бо; Чэн, Ян-Цэ; Чжан, Цзюньцянь (2017-10-31). «Измерение механических свойств и эволюция напряжений в композитном кремниевом электроде на месте». Журнал источников питания . 366 : 80–85. Bibcode : 2017JPS...366...80L. doi : 10.1016/j.jpowsour.2017.09.004 . ISSN  0378-7753.
32. Xu, Rong; Zhao, Kejie (2016-12-12). "Электрохимомеханика электродов в литий-ионных аккумуляторах: обзор". Журнал электрохимического преобразования и хранения энергии . 13 (3). doi :10.1115/1.4035310. ISSN  2381-6872.
33. de Vasconcelos, Luize Scalco; Xu, Rong; Zhao, Kejie (2017). «Operando Nanoindentation: A New Platform to Measurement the Mechanical Properties of Electrodes during Electrochemical Reactions». Журнал Электрохимического Общества . 164 (14): A3840–A3847. doi : 10.1149/2.1411714jes . ISSN  0013-4651. S2CID  102588028.
34. Чжао, Кэцзе; Фарр, Мэтт; Кай, Шэнцян; Влассак, Йост Дж.; Суо, Чжиган (июнь 2011 г.). «Большая пластическая деформация в литий-ионных аккумуляторах высокой емкости, вызванная зарядом и разрядом: большая пластическая деформация в литий-ионных аккумуляторах». Журнал Американского керамического общества . 94 : s226–s235. doi :10.1111/j.1551-2916.2011.04432.x.
35. Spaepen *, F. (2005-09-11). «Обзор энергий в материаловедении». Philosophical Magazine . 85 (26–27): 2979–2987. Bibcode : 2005PMag...85.2979S. doi : 10.1080/14786430500155080. ISSN  1478-6435. S2CID  220330377.
36. Ларше, Ф.; Кан, Дж. В. (1973-08-01). «Линейная теория термохимического равновесия твердых тел под напряжением». Acta Metallurgica . 21 (8): 1051–1063. doi :10.1016/0001-6160(73)90021-7. ISSN  0001-6160.
37. Чжао, Кэцзе; Цуй, И (2016-12-01). «Понимание роли механики в энергетических материалах: перспектива». Extreme Mechanics Letters . Механика энергетических материалов. 9 : 347–352. doi : 10.1016/j.eml.2016.10.003 . ISSN  2352-4316.
38. Дёрст, Р., Баумнер, А., Мюррей, Р., Бак, Р. и Андрие, К., «Химически модифицированные электроды: рекомендуемая терминология и определения (PDF) Архивировано 01.02.2014 в Wayback Machine », ИЮПАК, 1997, стр. 1317–1323.

Дальнейшее чтение

• Kebede, Mesfin A.; Ezema, Fabian I., ред. (2022). Электродные материалы для хранения и преобразования энергии (первое изд.). Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis. doi :10.1201/9781003145585. ISBN 978-0-367-70304-2. S2CID  240536462.
• Doeff, MM; Chen, G; Cabana, J; Richardson, TJ; Mehta, A; Shirpour, M; Duncan, H; Kim, C; Kam, KC; Conry, T (11 ноября 2013 г.). "Характеристика электродных материалов для литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов с использованием методов синхротронного излучения". Journal of Visualized Experiments (81): e50594. doi :10.3791/50594. PMC  3989498. PMID  24300777 .