مع التطوير السريع لمركبات الطاقة الجديدة وأنظمة تخزين الطاقة ، فإن بطاريات الحالة الصلبة ، باعتبارها واحدة من الاتجاهات المهمة لتكنولوجيا البطارية من الجيل التالي ، ستتلقى المزيد والمزيد من الاهتمام للبحث وتطبيق مواد الكاثود.
كجزء مهم من بطاريات الحالة الصلبة ، يرتبط أداء مواد الكاثود ارتباطًا مباشرًا بالمؤشرات الرئيسية مثل كثافة الطاقة ، وحياة الدورة ، وأداء الشحن السريع لبطاريات الحالة الصلبة. من خلال تطوير مواد الكاثود الجديدة ذات الجهد العالي وقدرة عالية محددة ، سيتم تحسين كثافة الطاقة لبطاريات الحالة الصلبة.
في الوقت الحاضر ،مواد الكاثود البطارية اتبع بشكل أساسي الطريق الثلاثي العالي ، ويتم ترقيته بشكل متكرر إلى مواد جديدة بكثافة عالية الطاقة ، مثل النيكل العالي الفائق ، والمنغنيز الغني بالليثيوم ، وأكسيد النيكل المانغاني العالي الضغط. توفر هذه المواد مزايا كبيرة من حيث كثافة الطاقة ، ومنصة الجهد ، وما إلى ذلك ، ولكن لكل منها تحديات خاصة به.
المواد الثلاثية عالية النيكل لها كثافة عالية الطاقة وأداء جيد لركوب الدراجات ، وتستخدم على نطاق واسع في بطاريات الحالة شبه الصلبة والدولة الصلبة. على وجه الخصوص ، من المتوقع أن تصل سعة غرام لمواد الكاثود الثلاثية الفائقة النيكل (مثل 9 سلسلة من النيكل العالي للغاية) إلى حوالي 215 مللي أمبير في الساعة ، ويكون متوسط الجهد مستقر عند حوالي 3.62 فولت عند إقرانه مع أنود الجرافيت.
إن نافذة الجهد الجهد القائم على المنغنيز الغنية بالليثيوم واسعة ، واستقرار ركوب الدراجات تحت الضغط الجوي أفضل من الكاثودات التجارية الأخرى ، ويمكن أن تتجاوز قدرة تصريف الجهد العالي أكثر من 250 مللي أمبير\/جم ، ومن المتوقع أن تتجاوز كثافة طاقة خلية البطارية 400 ساعة\/كيلوغرام. الفوسفات. ومع ذلك ، فإن الموصلية الإلكترونية القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم منخفض للغاية ، وتحول طور الإسبنيل عرضة للحدوث أثناء عملية ركوب الدراجات تحت الضغط العالي ، والتفاعلات الجانبية لواجهة القطب\/الإلكتروليت عالي الجهد منخفضة (<80%), circulating capacity and voltage attenuation, etc., which cannot be used alone in the short term, can be mixed with the existing ternary, lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate and other cathodes to reduce the voltage, and realize commercial application as soon as possible.
أكسيد المنغنيز الليثيوم هو بنية إسبنيل ، وهو أكثر استقرارًا من أكسيد الطبقات ، وله قناة انتشار LI ثلاثية الأبعاد مع أداء جيد للمعدل. يحل أكسيد المنغنيز الليثيوم النيكل محل 25 ٪ من المنغنيز في أكسيد المنغنيز الليثيوم مع النيكل ، ويبلغ جهد العمل 4.7 فولت ، بحيث تتجاوز الطاقة المحددة 635 ساعة\/كيلوغرام ، وهو ما يقترب من ثنائية التكلفة ، وهي أعلى من الحديد الليثيوم ، وهي عبارة عن كاثود من الكوبوليت منخفضة التكلفة. تكمن صعوبة أكسيد المنغنيز في الليثيوم في عدم استقرار واجهة الكاثود الناتجة عن منصة الجهد العالي للمادة ، والتي يمكن حلها عن طريق المنشطات المعدنية ، وطلاء الأكسيد ، ومتساقطة الحديد والكاثود الثلاثي.
من حيث التصنيع ، تم شحن عدد من المؤسسات ووضعها في تطبيق عملي.