8-3842-33-85-00 - магазин жидких обоев

г. Кемерово, Рынок "Привоз" бокс №1

Какая батарея лучше биметаллическая или алюминиевая: Алюминиевые или биметаллические радиаторы: что лучше, чем отличаются

Содержание

Биметаллические или алюминиевые радиаторы | Строительный блог

Одна из самых важных составляющих в любой системе отопления это радиаторы (или попросту батареи) и чем они эффективнее, тем лучше – быстрее нагревают площадь, и потребляют меньше теплоносителя. Сейчас на рынке существует несколько основных типов радиаторов, это чугунные и алюминиевые. НО алюминиевые радиаторы в последнее время эволюционируют и из этого классы выходят новые биметаллические радиаторы! А вот что это такое и чем они отличаются от обычного алюминия знают не многие, сегодня я хочу поговорить именно об этом …

Для начала я начну с алюминиевых радиаторов.

Алюминиевый радиатор

Такие радиаторы практически полностью состоят из алюминия, за исключением немногих добавок, которые делают его более жестким. Такие радиаторы делают методом литья, то есть их попросту льют из расплавленного алюминия в специальные формы. Таким образом, радиатор получает полностью герметичный, что избавляет нас от протечек. Также практически все производители стараются нанести на алюминиевые радиаторы как можно больше всевозможных «ребер» и «рисок», делается это для того чтобы радиатор сочетал в себе не только функцию батареи отопления, но и функцию конвектора отопления. Такие типы батарей обладают высокой теплопроводностью, потому как алюминий в 3 – 4 раза обладает большей тепловой проводностью чем чугун, сталь или же биметаллические радиаторы. Также большим плюсом является высокая коррозионная устойчивость этого материала перед агрессивными средами, и дело не только в воде, а и в других типах отопительной жидкости (всевозможные антифризы).

Но у алюминиевых радиаторов есть и минусы. Самый основной минус это хрупкость таких батарей, алюминий очень мягкий материал, а поэтому повредить его достаточно легко, даже просто уронив на пол. Еще один минус — это ограниченное давление в трубах, основные алюминиевые радиаторы рассчитаны на давление в трубах в 16 атмосфер, а вот если у вас давление превышает эту отметку, тогда радиатор может попросту разрушится. Для успокоения немного информации — в многоквартирных домах давление воды в трубах в отопительный сезон редко превышает 15 атмосфер. А вот если у вас большое давление (автономное отопление) нужно быть внимательными с такими радиаторами, потому как давление в системе может нагнетаться дополнительными приборами.

Биметаллический радиатор

Как я уже писал выше эти радиаторы это производная из алюминиевых радиаторов, самая основная функция таких радиаторов сделать их более прочными по сравнению с алюминиевыми. Биметаллические радиаторы – состоят из двух или более металлов. Обычно это выглядит так: — основой биметаллического радиатора являются металлические трубы (обычно их делают из нержавеющей стали), а вот сверху на эти трубы одевают алюминиевую оболочку. Такая алюминиевая оболочка сборная или литая. Если основной металлический каркас поврежден и есть протечка, то алюминий долго ее не сдержит, и также будет течь.

Также биметаллический радиатор больше склонен к коррозии, чем алюминиевый, все же нержавеющая сталь быстрее разрушается под воздействием воды (особенно если вода у вас «жесткая»). Теплопроводность у таких видов батарей ниже, чем у оппонента, из-за металлического сердечника, обычно разница почти в два раза. Сердечники биметаллических радиаторов имеют узкие проходы, что также может плохо повлиять на проходимость воды, со временем они могут забиться грязью или ржавчиной от металлического сердечника. Еще одним минусом является то что биметалл всегда дороже чем алюминий из-за своего сложного строения, на 20 – 40 %.

Однако большим плюсом который перекрывает все минусы таких батарей, являются устойчивость к давлению. Металлический каркас батареи может выдержать достаточно большое давление в 40 – 50 Атм (Атмосфер). Таким радиатором не страшны ни частные дома с мощными котлами отопления, не квартиры с центральным отоплением.

Так все же биметаллические или алюминиевые батареи?

Будем сравнивать по пунктам.

                                                                     Биметаллические                    Алюминиевые 

1) Цена:                                                                      Высокая                                  Средняя

2) Устойчивость к коррозии:                         Средняя                                  Высокая

3) Давление в системе:                               до 40 – 50 атм                             до 20 – 24 атм

4) Теплоотдача:                                                  Средняя                                       Высокая

5) Срок эксплуатации:                                     15 – 20 лет                                25 лет

6) Скорость нагрева:                                        средняя                                       Высокая

7) Потребление носителя:                     среднее (низкое)                          среднее

8 ) Наличие форм и размеров:                       среднее                                     большое

9) Самостоятельная установка:                        ДА                                          ДА

10) Установка терморегулятора:                     ДА                                          ДА

Как видите, обычные алюминиевые радиаторы предпочтительнее по многим пунктам, в том числе и по цене. Но самый важный показатель давления в системе, намного выигрывают биметаллические радиаторы (стальной сердечник) — это очень важно!

В заключении хочется сказать если давление у вас не высокое до 20 атмосфер, то конечно же нужно брать алюминий, а если больше, причем значительно то тут либо биметалл, либо чугун.

На этом все, думаю я вам помог определиться.

Что лучше биметаллические или алюминиевые радиаторы

Какие радиаторы отопления лучше алюминиевые или биметаллические

Вот и закончился с горем пополам отопительный сезон, после которого вопрос о смене батарей встал на первый план. Прохудившиеся древние чугунные радиаторы пора отправлять на заслуженный отдых, поставив вместо них что-нибудь более современное. Частные застройщики, при монтаже отопления, тоже зачастую не могут определиться с видом радиаторов. Наслушавшись продавцов в магазинах, расхваливающих самые популярные модели, несведущий покупатель бывает в растерянности. И какие радиаторы лучше — алюминиевые или биметаллические, он так и не представляет. Быть может, взглянем на этот вопрос объективно?

Приступим к сравнению биметаллических и алюминиевых радиаторов

Что из себя представляет каждый вид радиаторов

1. Алюминиевые радиаторы, аккуратные и стильные, состоят из нескольких секций, соединенных ниппелями. Прокладки, имеющиеся между секциями, дают нужную герметичность. Ребра, расположенные с внутренней стороны, позволяют значительно увеличить площадь отдачи тепла до 0,5 метров квадратных. Изготавливают радиаторы двумя методами. Экструзионный метод дает дешевые и легкие изделия не самого высокого качества (в Европе таким методом не пользуются). Дороже, но долговечнее будут радиаторы, сделанные методом литья.


Один из видов алюминиевых радиаторов.

2. Биметаллические радиаторы делаются из двух различных металлов. Корпус, оснащенный ребрами, изготавливается из алюминиевого сплава. Внутри этого корпуса имеется сердечник из труб, по которым протекает теплоноситель (горячая вода из системы отопления). Эти трубы производятся либо из стали, либо из меди (причем последние у нас практически не встречаются). Диаметр их меньше, чем у алюминиевых моделей, поэтому больше вероятность засорения.


Внешний вид биметаллического радиатора весьма эстетичен, а дизайн удовлетворяет самые изысканные запросы. Все стальные его компоненты спрятанны в нутри.

Что даст больше тепла – биметалл или алюминий?

Если сравнить теплоотдачу, то алюминиевые батареи сразу вырвутся вперед. У них одна секция способна дать более 200 ватт тепловой энергии. Причем половина тепла отдается в виде излучения, а вторая половина – конвекционным способом. Благодаря ребрам, выступающим с внутренней стороны секций, отдача тепла еще возрастает. Так что в этом плане нет равных алюминию. Заметим, что у него еще и минимальная тепловая инерция. Включил батареи – и через 10 минут в комнате уже тепло. В частном доме это позволяет хорошо сэкономить.

Рассмотрим теперь биметаллические приборы. Отдача тепла от одной секции зависит от модели и от изготовителя. Она несколько ниже, чем у полностью алюминиевого радиатора. Ведь сердечник из стали способствует снижению общей теплоотдачи, которая может быть на одну пятую меньше, чем у алюминиевого радиатора таких же габаритов.


Что касается способа отдачи тепла, то он тоже включает в себя конвекцию и тепловое излучение. И тепловая инерция у них тоже небольшая.

О способности выдержать большое давление (особенно гидроудары)

Тут алюминий подкачал – цифры его рабочего давления не очень впечатляют. Всего лишь от 6 до 16 (некоторые модели до 20) атмосфер, чего может не хватить для выдерживания скачков давления в центральном отоплении. А от гидроудара и вовсе спасения не будет – лопнут батареи, словно пустые ореховые скорлупки, и будет в квартире большой горячий потоп. Поэтому не стоит рисковать – в многоэтажках не ставят алюминиевые радиаторы.

Биметаллические модели, имеющие внутри прочный стальной сердечник, к напору большого давления подготовлены вполне. От 20 до 40 атмосфер – это вполне неплохо. Даже если кран на насосной станции будет при аварии на трассе закрыт или открыт молниеносно они не повредятся. Именно биметаллические радиаторы наиболее надежны при нестабильном давлении в системе, когда вероятно возникновение гидроударов.

Данный параметр важен в том случае если вы выбираете радиаторы для квартиры с централизованной системой отопления. Если же вы выбираете данные радиаторы для частного дома, то этот параметр не является минусом для алюминиевых радиаторов, т. к. в локальной теплосети нет избыточного давления.

Что лучше биметаллические радиаторы или алюминиевые по отношению к теплоносителю

Алюминий с удовольствием вступает в различные химические реакции, поэтому для него вода в центральном отоплении – просто «клад». В ней ведь столько химических примесей содержится, что от стенок батареи скоро может ничего почти и не остаться – коррозия их съест. Как только рН протекающей в системе горячей воды превысит 8 единиц – жди беды. Но ведь при централизованном отоплении уследить за этим показателем невозможно. А еще в процессе химических реакций алюминий выделяет водород, что является пожароопасным. Поэтому непременно надо постоянно стравливать из таких батарей воздух.

Стальные трубы в середине биметаллического радиатора менее требовательны к качеству протекающей через них воды. Ведь сталь не так активна химически, как алюминиевые сплавы. Коррозия, конечно, и до нее добирается, но не так скоро. Кроме того, производители покрывают ее специальным защитным слоем. А иногда используют нержавеющую сталь, но это достаточно дорого. Но в любом случае биметаллический радиатор более защищен от слишком активного химически теплоносителя. Единственная опасность – попадание в эту воду кислорода. Вот тогда сталь начнет ржаветь, причем весьма быстро.

Максимальная температура теплоносителя – у каких радиаторов больше?

Вопрос закономерен – частенько наши батареи «горят огнем» так, что и не прикоснешься. Так вот, алюминий может выдерживать кипяток до 110 градусов – это средний показатель. Для биметаллических изделий этот показатель несколько больше – 130 градусов. Поэтому они здесь выигрывают.

А что надежнее, прочнее и долговечнее?

И вновь в лидеры вырываются радиаторы из двух металлов – ведь они соединяют в себе лучшие качества каждого из них. Служат такие приборы лет 15-20, не меньше (естественно, речь идет о качественном товаре надежных брендов). Алюминиевые их собратья, как правило, отличает вдвое меньший срок службы – до 10 лет.

Что проще монтировать?

Как алюминий, так и биметалл достаточно комфортны в установке, так как весят немного (по сравнению с тем же чугуном). Для их крепления не нужны особо мощные кронштейны – даже гипсокартон способен выдержать столь небольшой вес. Если трубы пластиковые, для монтажа нужен лишь набор ключей и фасонных элементов. Но всё же биметаллические батареи проще монтировать – ведь стальные трубы не могут подвергнуться деформации, в отличие от алюминия – мягкого металла.

Что дешевле, что дороже

Цена биметаллических радиаторов на одну пятую, а то и на одну треть выше, чем у приборов из алюминия. Это достаточно существенная разница. Именно по этой причине еще не столь широко распространены в наших квартирах изделия из биметалла – не каждому они доступны. Биметаллические приборы имеют более высокое гидравлическое сопротивление, чем алюминиевые. Поэтому энергии для того чтобы перекачать горячую воду, нужно больше. То есть выше стоимость эксплуатации.

И еще: где-то четыре пятых всех радиаторов этого типа привозятся к нам из Китая. Это, конечно, не значит, что каждый из них непременно плохой, но заставляет иной раз задуматься.

Какие радиаторы для каких систем более пригодны

1. Теперь, рассмотрев и сравнив основные характеристики радиаторов, можно и выводы сделать. Для начала выясним, какие радиаторы отопления лучше — алюминиевые или биметаллические — для квартиры в многоэтажном доме. В ней используется центральное отопление.

  • Давление в системе может резко меняться, доходя до запредельных величин. Возможны гидроудары.
  • Температура также не будет стабильной, иногда сильно меняясь в течение отопительного сезона и даже суток.
  • Состав теплоносителя не отличается чистотой. В нем есть химические примеси, а также абразивные частички. Вряд ли можно говорить о рН, не превышающем 8 единиц.

Исходя из всего этого, можно об алюминиевых батареях забыть. Потому что погубит их система центрального отопления. Если электрохимическая коррозия не съест, то давление с температурой добьют. А гидроудар сделает последний, «контрольный выстрел». Поэтому, выбирая из двух типов радиаторов (алюминий или биметалл), останавливайтесь только на последнем.

2. Теперь рассмотрим систему отопления, установленную в частном доме. Хорошо работающий котел выдает постоянное небольшое давление, не превышающее 1,4 — 10 атмосфер, в зависимости от котла и системы. Скачков давления, а тем более гидроударов, не наблюдается. Температура воды также является стабильной, а ее чистота не вызывает сомнений. В ней не будет никаких химических примесей, а показатель рН всегда можно измерить.

Поэтому в такой автономной системе отопления можно и алюминиевые батареи поставить – эти приборы будут отлично работать. Обойдутся они недорого, теплоотдачу имеют прекрасную, дизайн их привлекателен. В магазинах можно подобрать батареи, сделанные в Европе. Предпочтительнее выбирать модели, изготовленные методом литья. Биметаллические батареи тоже подойдут тем, кто проживает в собственно доме. Если есть желание и достаточно средств, то можете поставить их.

Только помните, что на рынке много подделок. И если модель (неважно, алюминиевая или биметаллическая) отличается подозрительно низкой ценой, то уже можно насторожиться. Чтобы не попасть впросак, проверьте, чтобы и на каждой секции, и на упаковке (качественной и полноцветной) была маркировка изготовителя.

Видео: Установка алюминиевых и биметаллических радиаторов отопления

Какая батарея лучше: алюминиевая или биметаллическая?

  • Алюминиевые радиаторы: сильные и слабые стороны
  • Биметаллические радиаторы: все плюсы и минусы
  • Какие батареи лучше?

Отопление помещения – это насущный вопрос для большинства новоселов, и не только. Многие из них предпочитают самостоятельно выбирать тип радиатора, чтобы быть точно уверенными, что зимой не придется мерзнуть. И это абсолютно верный подход, ведь качество и комфорт – это главное, чем должен обладать идеальный дом.

При выборе радиатора стоит оценить все положительный и отрицательные стороны данного оборудования.

И вот, перед хозяевами дома или квартиры встает вопрос: какой именно радиатор выбрать? Наиболее популярными вариантами на данный момент являются радиаторы алюминиевые и биметаллические. Какой из них лучше? Следует рассмотреть все их минусы и плюсы, чтобы сделать правильный выбор.

Алюминиевые радиаторы: сильные и слабые стороны

Что собой представляет данный элемент отопления? Итак, алюминиевая батарея изготовлена методом литья. Это значит, что конструкция монолитная, то есть цельная. Как раз в этом и заключается основное преимущество данного типа батареи. Как связаны между собой понятие качества и целостности конструкции? Все дело в том, что это практически стопроцентная гарантия того, что в будущем удастся избежать протечек. А между тем, это главная проблема современных систем обогрева.

В эксплуатации алюминия для системы отопления есть и еще один плюс – большая износостойкость. Можно даже не сомневаться, что данный экземпляр прослужит на протяжении очень долгого времени.

Алюминиевый радиатор имеет высокую теплоотдачу, что является, несомненно, большим плюсом.

Конечно, речь идет о качественных моделях. Отсюда вытекает небольшой минус, который никак не связан с техническими характеристиками. Алюминиевые радиаторы иногда бывают подделками, а конкретнее результатом работы недобросовестных производителей. Однако эту проблему легко решить, покупая системы отопления у проверенных компаний. Также не стоит скупиться с материальной точки зрения. Можно утверждать, что качественный и недешевый (имеется в виду адекватная цена) алюминиевый радиатор – это вложение в тепло дома на века.

Что касается тепловой отдачи, то у алюминиевого радиатора она достаточно велика. Это достигается благодаря специальному ребрению. На теплопроводность влияют и особые сплавы, которые только усиливают этот показатель. Для сравнения, теплопроводность алюминиевых обогревательных конструкций выше в 3-4 раза, чем у биметаллических, чугунных и стальных собратьев. В свою очередь высокая тепловая отдача позволяет производить радиаторы небольших размеров, если того требует то или иное помещение.

Высокая устойчивость к коррозии – это очередное преимущество алюминия. Они способны выдерживать высокую кислотность теплоносителя. Этот факт наблюдается в российских широтах.

Алюминиевые батареи для отопления ценятся высоко еще и за то, что их можно устанавливать и в открытых, и в закрытых отопительных системах, что можно с уверенностью назвать еще одной положительной стороной.

Некоторые трудности связаны с тем, что данной системе обогрева необходим отвод воздуха. Однако эта проблема легко решается, если установить автоматический воздухоотводчик. Кроме того, можно установить регулятор температуры. К слову, алюминиевые радиаторы быстро перестраиваются под тот или иной показатель, что позволяет оперативно менять температуру в помещении. Это поистине очень удобно, поскольку обеспечивает максимально комфортные условия. Что же можно говорить о биметаллических батареях? Какими показателями наделены они?

Вернуться к оглавлению

Биметаллические радиаторы: все плюсы и минусы

Биметаллический радиатор имеет сборную конструкцию, что в дальнейшем может привести в протечкам, при неправильном монтаже.

Биметаллический радиатор можно в каком-то смысле назвать разновидностью алюминиевого. Почему? Это связано с тем, что подобная конструкция состоит из стального корпуса, на который надета алюминиевая “рубашка”. Какие же показатели дает подобный тандем?

Как уже было сказано, конструкция является сборной, а поэтому возрастает вероятность возникновения протечек. В монолитной системе такому явлению просто нет места, чего не скажешь о той, где есть швы. Это первейший недостаток, который несут в себе биметаллические батареи.

Помимо этого, биметаллические системы отопления подвержены коррозии, что добавляет еще один минус в их копилку. Вероятность коррозии значительно возрастает, если в системе отопления используется вода высокой жесткости. Нетрудно догадаться, что в российских широтах именно так и происходит. Трубы начинают подвергаться ржавчине, засоряться. Их отопительная способность снижается. Вместе с этим уменьшается и срок службы. Батареи быстро приходят в негодное состояние. Низкий срок эксплуатации связан и с наличием узкого проходного сечения.

Но было бы несправедливо не рассказать о плюсах, которыми наделены биметаллические радиаторы. Так, они обладают высоким опрессовочным давлением, что при определенных обстоятельствах является преимуществом, хотя и неоднозначным. Инертность подобной батареи более высокая, чем у алюминиевого собрата. При этом использование температурного регулятора рекомендовано.

С точки зрения стоимости биметаллические имеют большую цену, чем алюминиевые. В среднем, последние на 20 процентов дешевле, чем биметаллические батареи.

Пришло время подводить итоги. Кто же станет бесспорным лидером в сегодняшнем состязании?

Вернуться к оглавлению

Какие батареи лучше?

В конце было бы нелишним резюмировать то, о чем сегодня говорилось. Итак, короткие сравнения по техническим характеристикам систематизируют полученные данные.

  1. Тепловые показатели мощнее у алюминиевых радиаторов, в то время как биметаллические батареи обладают средними характеристиками.
  2. Опрессовочное давление биметаллических батарей практически в два раза выше, чем у алюминия. Данный показатель важен для герметичности.
  3. Алюминиевые батареи практически не подвержены коррозии, чего не скажешь о биметаллических.
  4. У обоих типов радиаторов есть возможность установки терморегулятора. Но вместе с этим алюминиевые системы отопления быстрее меняют температуру на нужную, чем их биметаллические коллеги.
  5. Срок службы алюминиевого радиатора составляет минимум 25 лет, а биметаллического – максимум 20 лет.
  6. Стоимость биметаллической батареи больше, чем у алюминиевой.

Становится совершенно очевидным, что при выборе радиатора стоит отдавать предпочтение алюминиевым экземплярам. Их характеристики значительно лучше, а недостатки практически отсутствуют, чего нельзя сказать про биметалл. С этим мнением согласны и многие специалисты. В целом, в последнее время наблюдается тотальный переход на алюминиевые радиаторы, которые уже давно зарекомендовали себя как надежная и качественная система отопления.

Арсений Петрович Дмитриенко

Биметаллические радиаторы или алюминиевые, сравнение биметаллических и алюминиевых радиаторов отопления

Биметаллические радиаторы или алюминиевые, сравнение биметаллических и алюминиевых радиаторов отопления

Каждый год наступает период времени, когда отопительный сезон приходит к концу. Именно в это время хозяева домов и квартир начинают подводить итоги работы системы отопления, анализировать эффективность теплоотдачи радиаторов. Часто многие решают заменить старые батареи на более новые, однако затрудняются с выбором, какая продукция лучше — чугунные, биметаллические радиаторы или алюминиевые?

Конечно же, часто в жилищах можно встретить пару прохудившихся радиаторов из чугуна, которые срочно нужно заменить на что-то лучшее. Но бывает, что нуждаются в замене и современные модели. Даже некоторые опытные специалисты затрудняются с выбором того или иного вида обогревательных приборов.

Продавцы специализированных магазинов зачастую бывают слишком навязчивыми, занимаясь реализацией популярных радиаторов, так что порой бывает очень трудно приобрести именно то, что нужно. А товаров очень много, и у каждого из них свои достоинства и недостатки. Сейчас у вас есть возможность это узнать. Приведённая ниже информация намного ускорит покупку товара, и покупатель будет доволен приобретением.

Описание биметаллических и алюминиевых радиаторов

Что касается радиаторов, выполненных из алюминия, они являются стильными и аккуратными. В их состав входят секции, соединённые между собой с помощью ниппелей. Благодаря резиновым прокладкам на стыках секций все соединения являются герметичными. Внутренняя часть таких радиаторов обладает рёбрами, благодаря чему происходит увеличение площади теплоотдачи на половину квадратного метра.

Изготовление данных радиаторов происходит двумя способами. Благодаря экструзионному способу товар в результате получается дешёвым и лёгким, но при этом немного страдает качество, поэтому этот способ не очень популярен. С помощью литейного метода батареи получаются высококачественными, но стоят дорого. В общем, выбор за пользователем.

Что касается биметаллических батарей, в их производстве участвуют металлы двух видов. Корпус и рёбра производятся из сплава алюминия. Если заглянуть внутрь, там увидим сердечник — трубы, по которым происходит движение теплоносителя,- горячей воды из автономного или централизованного отопления.

В производстве сердечника участвует сталь или медь. Последний вариант намного дороже, поэтому реже используется. Биметаллические батареи обладают меньшим диаметром, поэтому они больше подвержены засорениям.

Биметаллические и алюминиевые радиаторы Мирадо — видео

Сравнение двух типов радиаторов

По показателям теплоотдачи

Сразу же стоит отметить, что в данном показателе явно лидирует тип алюминиевых радиаторов. Каждая из секций может снабжать помещение тепловой энергией около двухсот Ватт. Половина её выделяется излучением, а половина — путём конвекции. Рёбра, которые выступают изнутри секций, способствуют усилению теплоотдачи. К тому же, сами свойства алюминия увеличивают её.

Также стоит отметить, этот металл характеризуется минимальной инерцией тепла. Это означает, что после введения радиатора в действие спустя несколько минут уже будет ощущаться достаточно тепла в комнате. Это содействует увеличению экономии в любом доме.

Теперь коснёмся биметаллических приборов. Каждая секция отдаёт тепло в зависимости от того, какова модель и кто является изготовителем. Отдача тепла является меньшей, чем у радиатора из алюминия.

Сердечники являются стальными, поэтому теплоотдача снижается в размере до двадцати процентов по сравнению с аналогом из алюминия. Итак, подведём итог сравнения алюминиевых и биметаллических радиаторов по теплоотдаче. Первые заносят в актив «плюс», а вторые — «минус».

Сравнение приборов по выдерживанию давления

Сравнение приборов по выдерживанию давления

Что касается биметаллических моделей, благодаря имеющемуся сердечнику из стали они являются стойкими к резким перепадам давления, спокойно выдерживая 20–40 бар, что служит весьма неплохим показателем. Если нужно будет осуществить закрытие крана на насосной станции из-за непредвиденных происшествий — это никак не повлияет на данный тип радиаторов. Гидроудары также практически не способны повлиять на состояние батареи.

Однако важно помнить, что если выбор радиатора делается для автономной системы обогрева, а не для централизованной, то, естественно, алюминиевые и биметаллические радиаторы находятся в равных условиях. Таким образом, оценки приборов приблизительно равны. Небольшой перевес на стороне биметаллических батарей.

Отношение радиаторов к теплоносителю

Отношение радиаторов к теплоносителю коррозия

Невозможно точно отслеживать данный показатель в централизованной системе. Также во время реакций происходит выделение водорода, а это пожароопасно. Исходя из этого, нужно каждый раз заниматься сбросом воздуха из радиаторов.

Биметаллический радиатор оснащён стальной трубой, а она не настолько активна в химическом отношении. Возникновение коррозии возможно, но не так быстро. Трубы имеют особый защитный слой, а порой пользуются нержавеющей сталью. Главное — избегать попадания вовнутрь кислорода, что приведёт к появлению ржавчины, а в целом — эти радиаторы более практичны в данном отношении.

Итак, биметаллические и алюминиевые радиаторы отопления по взаимодействию с теплоносителем сравнены. Первый тип более устойчив к влиянию воды, чем второй.

Сравнение по максимальной температуре теплоносителя

Итак, сравнение алюминиевых и биметаллических радиаторов: какой товар добивается большей температуры? В этом плане изделие из алюминия выдерживает температуру воды до ста десяти градусов в среднем. Биметаллические батареи способны выдержать более ста тридцати градусов. Уверенная победа биметалла.

Сравнение по показателям надёжности, долговечности и прочности

Здесь также преимущество у биметаллических товаров. Они сделаны из двух металлов, так что вобрали в себя все самые лучшие характеристики от каждого из них. Такие батареи способны служить более двадцати лет. Что касается алюминиевых — у них срок службы — около десяти лет. Итак, какие батареи надёжнее — радиаторы отопления алюминиевые или биметаллические? Ответ: биметаллические!

Сравнение батарей по лёгкости монтажа

Сравнение батарей по лёгкости монтажа

Сравнение товаров по цене

Биметаллические батареи на третью часть дороже алюминиевых. По этой причине первые более распространены в нашей стране, чем вторые. Они обладают более сильным гидравлическим сопротивлением, поэтому для них нужна энергия для перекачивания воды в больших количествах, чем у алюминиевых товаров.

Эксплуатационная стоимость больше у изделий из двух металлов. Кстати, много товаров делается в Китае, а это значит, что нужно быть осторожнее при покупке, чтобы не досталась некачественная продукция. Так что алюминиевым радиаторам ставим твёрдый «плюс», а биметаллическим — «минус».

Заключение

Итак, подводя итоги, стоит отметить, что для многоквартирных домов с централизованным отоплением лучше подойдут биметаллические радиаторы, ведь в таких домах возможно появление гидроудара, а температура не очень стабильна. Сам теплоноситель не очень чист, имеется много примесей.

В частных домах можно спокойно обходиться и алюминиевыми радиаторами. Они выдадут необходимую температуру. Теплоноситель является чистым, гидроудары не появляются. К тому же, этот тип батарей более дешёвый.

Источники: http://srbu.ru/otoplenie/123-kakie-radiatory-luchshe-alyuminievye-ili-bimetallicheskie.html, http://1popechi.ru/obogrevateli/kakaya-batareya-luchshe-alyuminievaya-ili-bimetallicheskaya.html, http://good-com.ru/articles/kakie-radiatory-luchshe-bimetallicheskie-ili-alyuminievye

Алюминиевые радиаторы или биметаллические радиаторы — ESPO Львов | Отопление и водоснабжение

Проблема, какие батареи отопления лучше, возникает во многих случаях. Например, при разработке проекта частного дома, при проведении ремонта в помещениях, или при необходимости улучшения отопления. От многочисленных предложений современного рынка у людей голова идет кругом.

Сделать правильный выбор без квалифицированного совета специалиста весьма проблематично. Слишком много факторов, от которых зависит отдача отопительного радиатора.  Спросом пользуются батареи из самых разных материалов, но особенно в последнее время потребители обращают внимание на биметаллические и алюминиевые радиаторы. А какой из названных материалов более эффективный? С этим сейчас и разберемся.

 

КАКИЕ БЫВАЮТ БАТАРЕИ ОТОПЛЕНИЯ?

 

Кроме двух названных выше материалов, для изготовления отопительных радиаторов также используются сталь и чугун, применяющиеся в отопительных системах с незапамятных времен. Разнообразны батареи и по внешнему виду. Они бывают секционными, панельными, трубчатыми, конвекторами и дизайн-радиаторами.

Данные аналитиков рынка говорят о том, что самыми востребованными в Украине являются радиаторы, которые изготовлены из биметалла и алюминия. Именно эти типы чаще всего можно встретить и новостройках, и в домах, в которых выполнена реконструкция отопительных систем.

 

     

В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЮТСЯ ОСОБЕННОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ РАДИАТОРОВ?

 

Высокий спрос на батареи из алюминия объясняется целым рядом существенных преимуществ:

Высокие эстетические показатели внешнего вида, легкий и привлекательный дизайн;

  • Отличная теплопроводимость алюминия;
  • Высокоэффективная теплоотдача;
  • Дизайнерское разнообразие предложений;
  • Простота монтажа;
  • Использование терморегуляторов.

К недостаткам алюминия относится низкая коррозийная стойкость. Они подвергается коррозии в самой различной среде. Разрушителем для алюминия является и его контакт с медными комплектующими деталями. Это приводит к образованию гальванической пары, которая вызывает окисление алюминия.

     

Специалисты советуют по окончанию сезона отопления сливать воду из систем и оставлять открытыми вентили. Ежегодно толщина стенок алюминиевой батареи уменьшается на 0,1 мм. Простыми расчетами можно определить срок службы алюминиевого радиатора – 15-20 лет.

Есть и еще нюанс, заключающийся в том,  что в многоквартирных домах вообще не рекомендуют использовать такие радиаторы из-за низкой их стойкости к перепадам давления. Отопительные системы частных домов избавлены от больших гидравлических ударов, да и теплоносители, используемые в них, имеют гораздо лучшее качество. Это позволяет сделать вывод, об оптимальности варианта с использованием алюминиевых радиаторов в частном жилье.

Алюминий отличается высокой  механической прочностью, что позволяет производить радиаторы с развитой площадью секционной поверхности, а, значит, с высокой теплоотдачей. Батареи изготовляются часто способом литья. Они имеют самые различные формы.

 

     

ХАРАКТЕРИСТИКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАДИАТОРОВ ОТОПЛЕНИЯ

 

Биметаллические радиаторы отопления первыми начали производить итальянцы, однако, их высокие эксплуатационные качества обеспечили их распространение и в других странах, в частности, у нас, в Украине. Этим батареям характерны:

  • Высокая прочность при резких перепадах давления;
  • Привлекательное дизайнерское оформление;
  • Простая установка;
  • Возможность присоединения дополнительных секций;
  • Регулирование скорости движения теплоносителей.

Недостатков в процессе эксплуатации биметаллических радиаторов практически нет. Они отличаются компактными размерами, обеспечивают эффективный обогрев помещений, не зависят от качества теплоносителя, поскольку для изготовления радиатора используются качественные стали, отличающиеся антикоррозийной стойкостью.

Лучшее место для использования таких батарей – квартиры, в которых имеются отопительные системы, способные поддерживать высокое давление.

Совет относительно приобретения той или иной биметаллической батареи может быть дан на основе тщательного изучения условий, в которых предвидится их эксплуатация.  Это – рабочее давление, площадь помещения для обогрева, качество используемых теплоносителей.

Минусом биметаллического радиаторы является ее основа, состоящая из своеобразного сендвича, в состав которого входят разнородные материалы. Сталь и алюминий имеют разные коэффициенты температурного расширения, то есть при смене температуры изменяются по-разному. Это порой приводит к ослаблению стыков и ослаблению  прочности соединений.

Какие выбрать радиаторы отопления для экономии газа? Такими могут быть батареи из рассматриваемых материалов, поскольку каждый вид соответствует большинству предъявляемых требований к отопительным системам, основными среди которых являются обеспечение оптимального температурного режима при экономном расходовании топлива.

Какие радиаторы (батареи) отопления лучше алюминиевые или биметаллические

 Условия прогресса диктуют нам все новые и новые требования к технологиям и изделиям, которыми мы ежедневно пользуемся. Это относится не только к высокотехнологичным гаджетам, но и к вроде как элементарным вещам, например батареям отопления. Что кажется быть может проще металлической батареи отопления, но как оказывается и здесь есть свои особенности … Так, батареи могут быть выполнены из чугуна, стали, железа, алюминия, либо могут быть комбинированными, например биметаллические батареи отопления. Здесь мы поговорим о «родственных» вариантах батарей отопления, алюминиевых и биметаллических.

Особенности алюминиевых и биметаллических батарей (радиаторов) отопления

 Алюминиевые батареи могут быть изготовлены двумя технологическими методами. Первый, это путем экструзии, фактически, когда заготовки секции батарей выдавливаются через матрицу, тем самым формируя конечное изделие. Плюс здесь один, такие изделия обходятся наиболее дешево для производителя, но в конечных деталях, то есть в радиаторах образуются высокие внутренние напряжения, что рано или поздно скажется на их эксплуатационных свойствах.
Второй способ изготовления алюминиевых радиаторов (батарей), это метод литья под давлением. Здесь кроме точности форм получается и более равномерное распределение внутренних напряжений. Такие алюминиевые батареи более стойки к гидроударам, а также к механических нагрузкам, на присоединительных элементах – присоединительная резьба, фланцы и т.д..
 Теперь расскажем о биметаллических батареях. Такие батареи, исходя из своего названия, изготавливаются из двух металлов. Как правило, это тот же алюминий по поверхности, и наиболее прочный по механическим характеристикам металл «сердцевины».

 Ну а сейчас, после того как мы кое-что узнали об особенностях изготовления биметаллических и алюминиевых батарей, поговорим о достоинствах и недостатках каждого из вариантов.

Теплоотдача от алюминиевых и биметаллических радиаторов (батарей) отопления

 Если сравнить теплоотдачу, то алюминиевые батареи несомненно лучше, по этому показателю. Одна секция алюминиевых радиаторов высотой 50 см, способна дать более 200 ватт тепловой энергии.
Для биметаллических радиаторов такой показатель несколько ниже, около 180 ватт. Все дело в металлическом сердечнике и переходных областях, где сопрягаются два металла. Именно эти особенности конструкции биметаллических батарей сдерживаю передачу тепла от теплоносителя до внешней среды обогреваемого помещения, что соответственно и сказывается на выделении полезной тепловой энергии.
К особенностям тех и других радиаторов можно отнести низкую теплоемкость, то есть инерционность при изменении температуры. Это положительное свойство радиаторов, когда вам необходимо прогреть помещение быстро, в случае если помещение было до этого холодным. Тепло от теплоносителя будет сразу и непосредственно передаваться в помещение, потратив незначительную тепловую энергию на прогрев самих радиаторов. Опять же, в случае отключения отопления, рассчитывать на хоть какое-то длительное падение температуры в помещении за счет теплоемкости радиаторов не приходится …

Рабочее давление алюминиевых и биметаллических радиаторов, особенности работы с динамическими нагрузками

 Рабочее давление алюминиевых радиаторов априори несколько ниже биметаллических, ведь алюминий уступает по своих механическим свойствам стальным вставкам — сердцевинам биметаллических батарей. Так, рабочее давление для алюминия порядка 20 атмосфер, а для биметаллических батарей доходит до 40.
 Такая разница в рабочем давлении совсем не говорит о том, что одни хуже, а другие лучше. Наиболее правильно выразится, что алюминиевые и биметаллические радиаторы предназначены для разного применения. 
 Алюминиевые батареи прекрасно подойдут там, где рабочее давление не высокое, например в частном доме. Биметаллические батареи (радиаторы) прекрасно справятся со своей работой в многоэтажных домах, где рабочее давление повыше, а также возможны гидроудары, от запуска мощных насосов.

Коррозионная стойкость алюминиевых и биметаллических радиаторов (батарей)

 То, что алюминий и сталь могут коррозировать ни для кого не секрет. Как ни странно, но алюминий здесь проигрывает стали, хотя во многих других случаях это был бы более выигрышный вариант. Все дело в высокой температуре, которая является катализатором для химической реакции между алюминием и теплоносителем. Да, температура и для стального сердечник биметаллических батарей играет роль катализатора, но они все же более стойки к коррозии в данном случае.

Рабочая температура для алюминиевых и биметаллических батарей (радиаторов) 

 Этот вопрос не столь актуален, что для алюминия, что для биметаллического исполнения. Температура теплоносителя практически никогда не превышает номинальные рабочие температуры радиаторов, которые для алюминия составляет 110 градусов Цельсия, а для биметалла 130 градусов.

Срок службы алюминиевых и биметаллических радиаторов

 Исходя из всего вышенаписанного, не трудно сделать вывод о том, что биметалл будет более долговечным. Они прочнее, у них более высокая рабочая температура, они более стойки к коррозии. В итоге их номинальный срок службы составит 15-20 лет, против 10 лет у алюминиевых радиаторов.

Заключение по выбору алюминиевых и биметаллических радиаторов отопления (батарей) или что же на самом деле лучше

 Говорить о том, что лучше, что хуже здесь сложно, так как необходимо отталкиваться от тех задач и условий, которые перед вами поставлены. Так алюминиевые батареи замечательно впишутся в системы отопления с низким давлением, когда теплоноситель в системе протекает чуть ли не самотеком или посредством небольшого малопроизводительного теплового насоса. Прежде всего, это системы отопления частных домов. В таких системах в качестве теплоносителя может использоваться масло, которое не вызывает интенсивной коррозии в металле, тем более в алюминии. В итоге, применяя алюминиевые батареи для частного дома можно значительно сэкономить на общей стоимость радиаторов, для всей системы.
 Биметаллический вариант радиаторов отопления будет незаменим в высотных домах, когда перепады давления в системе могут меняться за доли десятков секунд в несколько раз. Такое явление гидроудара «под силу» биметаллу, чей «скелет» из более прочного металла в состоянии сдерживать гидродинамические нагрузки в системе. Здесь уже речь не идет об экономии, так как она чревата аварийными ситуациями.
Конечно, всегда при покупке радиаторов, даже если оно того и не требуется, можно задуматься о будущем, особенно если вы не скованны финансовыми вопросами. В этом случае выбор однозначно останется за биметаллом. Важно отметить, что при общих достоинствах, биметалл монтируется аналогично алюминиевым радиаторам, то есть каких-либо дополнительных проблем при монтаже таких батарей у вас не возникнет.

Также возможно вас заинтересует статья «Радиаторы отопления (батареи)».

Какие радиаторы лучше — алюминиевые или биметаллические батареи отопления выбрать

С каждым приближением осенне-зимнего сезона тема отопления квартиры или собственного дома приобретает особую остроту и актуальность для большинства потребителей. И, если это «знаменательное событие» еще совпадает с ремонтом или плановой заменой элементов отопительной системы, то на повестке дня возникает вполне резонный вопрос, какие лучше радиаторы — алюминиевые или биметаллические?

Смогут ли батареи из алюминия или алюминиево-стальной комбинации обогреть жилье лучше знакомых всем с детства чугунных радиаторов? Для того, чтобы ответить на этот вопрос максимально точно и объективно, необходимо проанализировать их достоинства и недостатки и подробно изучить технические характеристики этих элементов отопления.

Радиаторы из алюминия: характеристики, плюсы и минусы

Несмотря на относительно недолгий период пребывания на строительном рынке нашей страны, алюминиевые радиаторы смогли завоевать неплохую репутацию среди широкого круга потребителей. И это вполне объяснимо: легкие, элегантные и компактные, они превосходно вписываются в любой современный интерьер и к тому же обладают отличным набором технических качеств, делающих их рациональными и экономически выгодными для частного сектора.

Изготавливаются такие радиаторы двумя способами:

— экструзионным (изделия эконом класса, не отличающиеся высоким качеством и долговечностью, но имеющие самую низкую цену).

— методом литья. Радиаторы представляют собой цельные монолитные конструкции с различным количеством ребер, с высокой надежностью и прочностью.

Их достоинства:

  • Высокий уровень теплоотдачи радиаторов.
  • Небольшой вес, позволяющий значительно сократить затраты на их монтаж и транспортировку.
  • Внешняя привлекательность и эстетичность.
  • Устойчивость к внешней коррозии за счет применения специального порошкового напыления.
  • Способность радиаторов максимально быстро реагировать на изменение температуры теплоносителя благодаря низкой инерционности нагрева.
  • Устойчивость к накоплению пыли за счет применения конвекционного способа обогрева.
  • Компактность в размерах.
  • Простота в уходе и эксплуатации.
  • Возможность установки радиаторов в системах открытого и закрытого типа.
Алюминиевый радиатор

Обратите внимание: Батареи из алюминия не нужно перекрашивать, как чугунные, хотя теоретически они превосходно переносят окрашивание высокотемпературными эмалями любых оттенков. Чаще всего они выпускаются в классическом белом цвете, хорошо гармонирующем с интерьерами любого типа, но при желании можно заказать и оригинальные эксклюзивные радиаторы различных расцветок или использовать в комплекте с ними специальные декоративные решетки.

Недостатки:

  • Требовательность радиатора к качеству теплоносителя. В идеале его кислотно-щелочной баланс (pH) должен составлять не более 8 единиц. Конечно, проверить соответствие этого показателя установленным нормам в домашних условиях невозможно, однако известно, что в большинстве систем централизованного отопления он гораздо выше. Для решения этой проблемы на внутреннюю часть радиаторов наносится полимерная пленка, защищающая металл от разрушения.
  • Необходимость установки воздухоотводчика в комплекте с батареей. При отсутствии этого приспособления скачки давления в системе могут привести к разрыву ее секций. Вообще гидроудары можно назвать настоящей «ахиллесовой пятой» алюминиевых радиаторов, поэтому, учтя это «слабое место», производители увеличили показатель рабочего давления приборов с 10 атм. (как это было ранее) до 16-20 атм. Этот момент необходимо учесть при проектировании и монтаже отопительной системы дома или квартиры.

Читайте также: Что такое кран Маевского и его применение в отопительной системе.

Важная информация: При подключении алюминиевых радиаторов к системе отопления большое значение имеет материал, из которого изготовлены примыкающие к ним трубы. Необходимо избегать сочетаний: «алюминий-сталь» или «алюминий-медь», так как оно может стать причиной электрохимической коррозии. Для предотвращения проблем подобного рода рекомендуется при монтаже радиаторов использовать специальные проходные пробки, покрытые никелем, кадмием или хромом.

Биметаллические радиаторы: описание, достоинства и недостатки

Радиаторы биметаллического типа представляют собой конструкции, состоящие из двух металлов: алюминия и стали (или меди, но последний вариант встречается достаточно редко). Состоят из алюминиевого корпуса с ребрами и «начинки» в виде сердечника из стальных труб, по которым осуществляется движение теплоносителя. Батареи данного типа обладают меньшим диаметром, что несколько увеличивает вероятность их засорения в процессе эксплуатации.

Биметаллический радиатор отопления

В соответствии с технологическими особенностями изготовления радиаторы биметаллического типа делят на две группы:

  • Со стальным каркасом.
  • С каналами, усиленными стальными трубками.

Выбирая, какие лучше радиаторы — алюминиевые или биметаллические, обратите внимание, что биметаллические радиаторы со стальным каркасом лучше защищены от коррозии, благодаря отсутствию возможности контакта теплоносителя с алюминием. При покупке батарей, имеющих в конструкции трубки, усиленные стальными вкладками, необходимо обратить внимание на качество их, вкладок, фиксации, так как при сдвиге они могут перекрыть нижний коллектор (по причине разного теплового расширения стали и алюминия).

Несмотря на свою новизну и непривычность для отечественного рынка сантехнической продукции, биметаллические батареи быстро сумели завоевать свою нишу среди продукции аналогичного типа. И, в качестве убедительного аргумента в их пользу в ответ на вопрос, какие батареи лучше: алюминиевые или биметаллические, можно привести список их положительных качеств и преимуществ.

Их плюсы:

  • Элегантный и привлекательный дизайн радиаторов.
  • Низкая тепловая инерция и хорошая теплопроводность радиаторов.
  • Высокая прочность, позволяющая оборудованию спокойно выдерживать внутреннее давление теплоносителя.
  • Устойчивость радиаторов к качеству теплоносителя.
  • Малый вес и компактные размеры.
  • Долговечность. Средний срок работы батарей данного типа составляет около 20 лет.
  • Устойчивость к гидроударам и перепадам давления в системе.

Недостатки биметаллических радиаторов:

  • Вероятность возникновения протечек из-за сборного строения конструкции.
  • Высокая стоимость. (В среднем на 20% выше, чем у батарей из алюминия).
  • Невысокая пропускная способность.

Сравнение, анализ преимуществ и недостатков

Для того, чтобы ответить на вопрос, какие радиаторы отопления лучше: алюминиевые или биметаллические, можно провести анализ их сильных и слабых сторон, взяв за основу следующую таблицу:

Тип радиаторов

Параметры Алюминий Биметалл
Тип конструкции Секционные Секционные
Вариант подключения Любой Любой
Тепловая инерция Низкая Низкая
Объем теплоносителя Небольшой Небольшой
Использование термостатической установки Рекомендуется Рекомендуется
Подверженность коррозии Высокая Низкая
Тип теплоносителя Вода с pH 7-8 Вода или антифриз
Рабочее давление До 2,5 мПа До 3,5 мПа
Установка в высотных зданиях Возможна Возможна
Модельный ряд Широкий Широкий
Тип отопительной системы Автономная Автономная и центральная
Срок службы 15 лет 20 лет
Стоимость Средняя Высокая
Специфические особенности Высокая электрохимическая активность. Металл-антагонист – медь.

Таким образом, можно прийти к выводу, что число положительных качеств биметаллических батарей несколько превышает число преимуществ радиаторов алюминиевого типа. В целом же, и те, и другие обладают большим количеством достоинств, позволяющих применять их в системах автономного и централизованного типа. При этом для установки в частном секторе лучше использовать радиаторы из алюминия, имеющие более низкую стоимость и отличные физико-технические параметры, а для центральной системы отопления предпочтительнее будут биметаллические радиаторы за счет своей способности выдерживать большее давление, устойчивости к гидроударам и к составу воды.

Если вы хотите узнать о том, какие существуют схемы подключения радиаторов отопления в частном доме или в квартире, то у нас есть отдельная статья об этом.

А особенности выбора радиаторов для загородных домов описаны тут.

Про нагреватели воды на кран мы рассказали на этой странице http://okanalizacii.ru/otoplenie/vodonagrev/nagrevatel-vody-na-kran.html. Принцип работы, установка, популярные производители.

Биметаллические или алюминиевые радиаторы — какие лучше? Чем отличаются, отличия батарей для квартиры из разных материалов

При покупке нового дома или квартиры один из вопросов, который придётся решать – это устройство отопительной системы. Современный радиатор для обогрева – это конвективно-радиационный отопительный прибор, который часто используют для обогрева частного жилища или квартиры в многоэтажных домах. На сегодняшний день многие отказываются от тяжёлых и громоздких чугунных батарей и отдают предпочтение биметаллическим или алюминиевым вариантам.

Особенности

На сегодняшний день магазины предлагают огромное количество разнообразной продукции. Человеку, который никогда не занимался самостоятельно ремонтом, трудно определиться с покупкой столь важного отопительного прибора, как радиатор. При его выборе обязательно следует учитывать его мощность, дизайнерские особенности, а также удобство в эксплуатации и установке. Условия работы батарей предполагают такие технические характеристики, как рабочее давление отопительной системы и чистоту носителя тепла. Радиаторы состоят из полостей, внутри которых циркулируют жидкие вещества в горячем состоянии. Обычно в качестве жидкости применяют воду.

Раньше люди использовали чугунные или стальные батареи, имеющие свои плюсы и минусы, но со временем они были вытеснены биметаллическими и алюминиевыми конструкциями. Последние оказались настолько уникальными и обладающими важными преимуществами перед чугунными и стальными приборами отопления, что очень быстро завоевали популярность по всему миру. Алюминиевые приборы сделаны из алюминиевого сплава, а биметаллические – состоят из двух основных частей, таких как стальная внутренняя основа и наружный алюминиевый корпус.

Внешне обе конструкции практически не отличаются друг от друга.

Алюминиевые модели появились ещё в 80-х годах прошлого тысячелетия. Благодаря материалу, из которого они изготовлены, данный вид радиаторов имеет небольшой вес и высокую теплоотдачу, которая осуществляется за счёт излучения, а также при помощи конвекции. На российском рынке чаще всего встречаются радиаторы, состоящие из нагревательных секций, которые соединены между собой ниппелями. Биметаллические радиаторы производятся по уникальной технологии, где используется комбинация двух материалов (отсюда и приставка «би»), являются оптимальным выбором для отопления многоквартирных домов, коттеджей и дачных построек. Конструкция данного вида представляет собой стальную трубку, проходящую через алюминиевые секции, обеспечивающие невероятно высокую теплопроводность.

Различия

Алюминиевые радиаторы – это стильные конструкции из нескольких секций.

Они изготавливаются такими двумя методами, как:

  • экструзионный способ, дающий дешёвые и лёгкие приборы не самого лучшего качества;
  • в случае использования метода литья получаются долговечные и качественные радиаторы, но дороже по цене. Для увеличения прочности при изготовлении в алюминиевый сплав добавляют кремний.

Анодированные алюминиевые приборы изготавливаются из высококачественного материала, а для увеличения стойкости к коррозии подвергают анодному оксидированию. Алюминиевые радиаторы выдерживают рабочее давление до 16 атмосфер, анодированные модели – до 69–70 атмосфер. Биметаллические конструкции, как было сказано выше, изготавливаются из двух материалов. Корпус с рёбрами из алюминиевого сплава имеет внутри сердечник из труб, где протекает теплоноситель. Трубы производятся из стали, за счёт чего такие радиаторы могут выдерживать очень сильное давление, доходящее до 60 атмосфер, что позволяет использовать их в высотных домах.

Алюминиевые радиаторы обладают следующими положительными характеристиками:

  • возможность выбора различных моделей по цвету, типу, размеру;
  • лёгкость монтажа и транспортировки;
  • компактность – ширина обычно не превышает 10 см, ввиду чего прибор не займёт много места в комнате;
  • высокое рабочее давление – этот показатель очень важен для работы обогревательного прибора;
  • можно установить несколько секций, что позволит увеличить мощность, следовательно, обеспечить теплом большие по площади помещения;
  • некоторые модели оснащены термостатом, с помощью которого можно регулировать температуру нагревания;
  • сравнительно невысокая цена;
  • теплоотдача позволяет поддерживать комфортный уровень температуры в помещении.

Биметаллические приборы имеют следующие плюсы:

  • надёжность – данный вид радиаторов способен бесперебойно прослужить 20–30 лет;
  • устойчивость к коррозии – материалы, из которых изготовлены биметаллические батареи, практически не реагируют на щелочную среду;
  • быстрое реагирование на команды терморегулятора – при помощи сердечника, установленного в радиаторе, прибор за считаные секунды нагревается и также моментально охлаждается;
  • простота установки;
  • безопасность, долговечность и прочность;
  • высокая теплоотдача;
  • небольшие размеры и вес;
  • широкий диапазон использования.

Процесс установки алюминиевых и биметаллических отопительных приборов имеет примерно одинаковый принцип монтажа, однако, детальное и точное сравнение указывает на то, что сборка отопительной системы с алюминиевыми радиаторами более проста и доступна для самостоятельной работы. А также оба варианта отопления имеют практически одинаковый внешний вид. Если сравнивать диапазон использования, то стоит отметить, что приборы из биметалла, ввиду своей высокой рабочей устойчивости перед давлением атмосфер, могут быть установлены во всех видах помещений, в отличие от некоторых моделей алюминиевых конструкций. Если сравнить разницу в теплоотдаче, то тут лидируют алюминиевые приборы. Одна секция данного вида радиаторов может дать 200 Вт тепловой энергии. Отдача тепла в биметаллических батареях зависит от определённой модели, но практически всегда показатель будет ниже, чем у алюминиевых аналогов.

Алюминий способен выдерживать кипяток до +110 градусов, в то время как биметаллические – до +130 градусов. Цена на радиаторы из биметалла значительно выше, чем на их алюминиевых конкурентов, практически на 1/3. По этой причине многие покупатели отдают предпочтение последним. Среди минусов алюминиевых радиаторов стоит отметить их слабую устойчивость перед коррозией. Активность алюминия не позволяет использовать прибор в стандартных условиях теплоснабжения продолжительное время. В результате некоторых химических процессов в системе отопления при помощи алюминиевых конструкций возможно завоздушивание. Среди недостатков биметаллических приборов отмечают их более высокую цену по сравнению с алюминиевыми радиаторами, а также более сложный ремонт в случае поломки.

Какой выбрать?

Все батареи отличаются между собой, поэтому перед покупкой стоит обратить внимание на условия, в которых они будут эксплуатироваться. Такой подход позволит на долгие годы эффективно решить вопрос создания благоприятного микроклимата в собственном доме. Для выбора радиатора стоит обратить внимание на несколько важных критериев.

  • Тип системы отопления. Существует два типа системы отопления – централизованная и автономная. В централизованной давление воды является высоким, но не постоянным, так как все батареи подключены к одной трубе и включаются друг за другом. В случае запуска централизованной системы отопления насос включается резко, что чревато образованием гидроудара, который может привести к порче определённого материала. Теплоносителем в данной системе является жёсткая вода и в период отсутствия отопления материал может подвергнуться коррозии.

Автономная система отопления, которая используется в частных домах, состоит всего из двух труб, где теплоноситель движется по кругу. Вода при этом отличается небольшой жёсткостью, следовательно, батареям не требуется высокая прочность. Поэтому для автономной системы рекомендованы к установке алюминиевые отопительные радиаторы, а к централизованной – биметаллические. Конечно, последние можно применить и в частном доме, но ввиду их высокой стоимости лучше выбрать варианты дешевле.

  • Долговечность. Биметаллические отопительные радиаторы способны прослужить до 30 лет, а алюминиевые – до 20 лет. Что касается надёжности, то бесспорным лидером являются приборы из биметалла, поскольку данный вид может выдерживать сильное давление и является более устойчивым к коррозии.
  • Тепловая мощность. Необходимую мощность нужно учитывать исходя из типа и размера помещения, а также его характеристик: материал стен, количество окон, вид окон (пластиковые или деревянные). На одну секцию в алюминиевых батареях приходится 200 Вт, в биметаллических – 180 Вт. Первым делом следует посчитать тепловые потери помещения. Для этого объём строения в кубометрах умножают на 41 Вт – это количество тепла, необходимое для обогрева 1 кубометра помещения. Таким образом, зная затраты тепла, можно определиться с необходимой мощностью для поддержания комфортной температуры.
  • Рабочее давление. Давление в радиаторе не должно быть меньше показателя давления общей системы отопления.
  • При выборе радиатора стоит также обратить внимание на ширину оконного проёма, чтобы прибор отлично вписался в интерьер.
  • Наличие терморегуляторов поможет нормализовать температурный режим и создать комфортные условия для проживания.

Советы и рекомендации

Чтобы правильно сделать выбор в пользу алюминиевых или биметаллических радиаторов, стоит учитывать рекомендации специалистов.

  • Если неправильно вычислить необходимую мощность радиатора, в дальнейшем это может привести к созданию некомфортно микроклимата в помещении. Перегрев комнаты приводит к духоте, для избавления от которой придётся открывать постоянно окна или двери. А также если поверхность отопительного прибора слишком нагревается, то это ведёт к понижению уровня влажности помещения, сжиганию кислорода, вследствие чего ухудшается самочувствие. От неправильно выбранной мощности страдает даже мебель, которая может портиться при сильных колебаниях температур.
  • Батареи устанавливаются с таким учётом, чтобы по её краям обязательно оставалось от 20 см свободного места. Это расстояние необходимо для обеспечения нормальной воздушной конвекции.
  • Устанавливаемая батарея в нише должна обладать на 20% больше расчётной мощности.
  • Если комната имеет два или три окна, то желательно под каждое из них установить отдельный радиатор, чем выбирать длинную модель.
  • При покупке отопительной конструкции стоит обратить внимание на её технический паспорт. В нём должны быть указаны такие характеристики, как допустимая температура воды в обогревателе, предельное давление и другие.
  • Правильное количество секций для отопительного радиатора легко рассчитывается при помощи онлайн-калькуляции. Для этого необходимо иметь такие сведения, как: максимально низкая температура за окном, размеры комнаты, мощность одной секции батареи.
  • Перед тем как приступить к монтажу батареи самостоятельно, необходимо сделать план размещения не только самого прибора, но и всей отопительной системы. В отличие от чугунных батарей установка на стену алюминиевых и биметаллических радиаторов происходит при помощи специальных кронштейнов.
  • Оба вида радиаторов можно прикрепить при помощи специальных стоек на полу, если стены помещения выполнены, например, из гипсокартона.
  • Полиэтиленовую плёнку не стоит снимать с батареи до полной её установки, чтобы не повредить поверхность.
  • После установки важно обеспечить герметичность резьбовых соединений. Для уплотнения используется фум-лента.
  • Специалисты говорят, что количество брака при выборе отопительных радиаторах составляет 0,5–0,9%. Главное – это выбирать фирму, зарекомендовавшую себя именно на российском рынке. Большинство брендов, под которыми выпускают алюминиевые и биметаллические батареи, производят в основном в Китае. Бренд номер один в мире по производству радиаторов – это компания Global, единственное из предприятий, которое не перенесло своё производство в Китай. Среди компаний, специализирующихся на производстве радиаторов, можно отметить также фирму Rommer, которая изготавливает отопительные батареи, пригодные для российских условий.

О том, как выбрать радиатор, смотрите в следующем видео.

Разработчик алюминиево-ионных аккумуляторов утверждает, что они заряжаются в 60 раз быстрее, чем литий-ионные, предлагая прорыв в диапазоне электромобилей

Революционная технология графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов способна выбросить литий-ионные батареи из-за энергии, … [+] плотности энергии, скорости зарядки и экологичности. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Беспокойство по поводу дальности, опасения по поводу утилизации и быстрой зарядки — все это может стать частью истории электромобилей с изобретением австралийских аккумуляторов, основанным на нанотехнологиях.

Утверждается, что графеновые алюминиево-ионные аккумуляторные элементы от компании Graphene Manufacturing Group (GMG) из Брисбена заряжаются до 60 раз быстрее, чем лучшие литий-ионные элементы, и удерживают в три раза больше энергии, чем лучшие элементы на основе алюминия.

Они также более безопасны, не имеют верхнего предела в амперах, вызывающего самопроизвольный перегрев, более экологичны и легче утилизируются благодаря стабильным материалам основы. Тестирование также показывает, что проверочные батареи типа «таблетка» служат в три раза дольше, чем литий-ионные версии.

GMG планирует вывести на рынок алюминиево-ионные графеновые аккумуляторные батареи в конце этого или в начале следующего года, а выпуск автомобильных аккумуляторных батарей запланирован на начало 2024 года.

Созданные на основе передовой технологии Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета (UQ), в элементах батарей используются нанотехнологии, позволяющие вставлять атомы алюминия внутрь крошечных отверстий в графеновых плоскостях.

Алюминиево-ионная технология Graphene Manufacturing Group позволяет зарядить iPhone менее чем за 10 часов… [+] секунд. Он работает, бросая атомы алюминия в отверстия в графене. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Тестирование, проведенное рецензируемым специализированным изданием Advanced Functional Materials Публикация заключила, что клетки обладают «выдающейся высокой производительностью (149 мАч г-1 при 5 А г-1), превосходящей все ранее описанные катодные материалы AIB».

Управляющий директор

GMG Крейг Никол настаивал на том, что, хотя элементы его компании — не единственные разрабатываемые графеновые алюминиево-ионные элементы, они, несомненно, являются самыми мощными, надежными и быстро заряжающимися.

«Он заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор», — заявил Николь. «Он заряжает монетный элемент менее чем за 10 секунд».

Утверждается, что новые аккумуляторные элементы обеспечивают гораздо большую удельную мощность, чем существующие литий-ионные аккумуляторы, без проблем с охлаждением, нагревом или редкоземельными элементами, с которыми они сталкиваются.

«Пока проблем с температурой нет. Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. Очень высока вероятность, что нам вообще не понадобится ни охлаждение, ни обогрев », — заявил Николь.

«Он не перегревается и пока хорошо работает при минусовых температурах при тестировании.

«Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева, которые в настоящее время составляют около 80 кг в упаковке 100 кВт / ч».

Когда алюминиево-ионные батареи перезаряжаются, они возвращаются к отрицательному электроду и обменивают три алюминиевых … [+] электрона на ион, тогда как максимальная скорость литиевых составляет всего один. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Новую технологию ячеек, как настаивал Николь, можно было бы внедрить в существующие литий-ионные корпуса, такие как архивная фотография MEB от Volkswagen Group, что позволит избежать проблем с архитектурой автомобильной промышленности, которая, как правило, используется до 20 лет.

«Наши будут иметь ту же форму и напряжение, что и нынешние литий-ионные элементы, или мы можем придать любую необходимую форму», — подтвердил Николь.

«Это прямая замена, которая заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор.

«Некоторые литий-ионные элементы не могут работать более 1,5-2 ампер, иначе вы можете взорвать аккумулятор, но наша технология не имеет теоретических ограничений».

Алюминиево-ионные аккумуляторные элементы — горячая почва для разработок, особенно для использования в автомобилях.

Одни только недавние проекты включали сотрудничество между Китайским Технологическим университетом Даляня и Университетом Небраски, а также другими проектами из Корнельского университета, Университета Клемсона, Университета Мэриленда, Стэнфордского университета, факультета полимеров Университета Чжэцзян и промышленного консорциума European Alion. .

Различия носят сугубо технический характер, но в ячейках GMG используется графен, полученный с помощью собственной плазменной технологии, а не из традиционных источников графита, и в результате плотность энергии в три раза превышает плотность энергии следующей лучшей ячейки из Стэнфордского университета.

Алюминиево-ионный монетный элемент Graphene Manufacturing Group будет запущен в производство в начале 2022 года. Фото: … [+] Graphene Manufacturing Group

Группа по производству графена Алюминий-ионная технология производства

Stanford с природным графитом обеспечивает мощность 68,7 Вт / кг и 41,2 Вт / кг, в то время как пена графита обеспечивает мощность до 3000 Вт / кг.

Аккумулятор GMG-UQ нагнетает мощность от 150 до 160 Вт / кг и до 7000 Вт / кг.

«Они (UQ) нашли способ проделывать дыры в графене и способ хранить в дырках атомы алюминия ближе друг к другу.

«Если мы просверлим отверстия, атомы застрянут внутри графена, и он станет намного более плотным, как шар для боулинга на матрасе».

В рецензируемой публикации Advanced Functional Materials обнаружено, что трехслойный графен с перфорацией на поверхности (SPG3-400) имеет «значительное количество мезопор в плоскости (≈2,3 нм) и чрезвычайно низкое соотношение O / C 2,54%. , продемонстрировал отличные электрохимические характеристики.

«Этот материал SPG3-400 демонстрирует исключительную обратимую емкость (197 мАч г-1 при 2 А г-1) и выдающуюся производительность», — говорится в заключении.

Алюминий-ионная технология имеет существенные преимущества и недостатки по сравнению с литий-ионной аккумуляторной технологией, которая сегодня используется почти в каждом электромобиле.

Когда элемент перезаряжается, ионы алюминия возвращаются к отрицательному электроду и могут обмениваться тремя электронами на ион вместо ограничения скорости лития, равного только одному.

Использование алюминиево-ионных элементов дает также огромное геополитическое, ценовое, экологическое и вторичное преимущество, поскольку в них практически не используются экзотические материалы.

«Это в основном алюминиевая фольга, хлорид алюминия (прекурсор алюминия, который может быть переработан), ионная жидкость и мочевина», — сказал Николь.

«Девяносто процентов мирового производства и закупок лития по-прежнему осуществляется через Китай, а 10 процентов — через Чили.

«У нас есть весь необходимый нам алюминий прямо здесь, в Австралии, и его можно безопасно производить в странах первого мира».

Главный научный сотрудник Graphene Manufacturing Group д-р Ашок Кумар Нанджундан (слева) и д-р… [+] Сяодан Хуанг из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий при Квинслендском университете обсуждает прорыв в области батарей. Фото: Производственная группа графена.

Группа по производству графена

Зарегистрированная на бирже TSX Venture в Канаде, GMG подключилась к технологии графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов UQ, поставив университету графен.

«Наш ведущий специалист по продуктам д-р Ашок Нанджундан с самого начала участвовал в проекте Университета Квинсленда в своем исследовательском центре нанотехнологий», — сказал Николь, признав, что GMG почти «повезло» с этой технологией, бесплатно предоставив для исследовательских проектов свой графен. .

GMG не заключила договор о поставках с крупным производителем или производственным предприятием.

«Мы еще не связаны с крупными брендами, но это может войти в Apple iPhone и зарядить его за секунды», — подтвердил Николь.

«Сначала мы выведем на рынок монетную ячейку. Он заряжается менее чем за минуту и ​​имеет в три раза больше энергии, чем литий », — говорится в продукте Barcaldine.

«Это также гораздо менее вредно для здоровья. Ребенка можно убить литием, если его проглотить, но не алюминием.”

Монетная батарея станет первой производимой алюминиево-ионной батареей Graphene Manufucturing Group, … [+] которая начнется в начале следующего года. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Еще одно преимущество — стоимость. Литий подорожал с 1460 долларов США за метрическую тонну в 2005 году до 13 000 долларов США за тонну на этой неделе, в то время как цена на алюминий выросла с 1730 долларов США до 2078 долларов США за тот же период.

Еще одно преимущество состоит в том, что в графеновых алюминиево-ионных элементах GMG не используется медь, которая стоит около 8470 долларов США за тонну.

Хотя он открыт для производственных соглашений, предпочтительный план GMG состоит в том, чтобы «работать» с технологией, насколько это возможно, с установками от 10 гигаватт до 50 гигаватт, во-первых, даже если Австралия не может быть логическим первым выбором для производственного предприятия.

Это не единственная компания из Брисбена, которая продвигает в мир аккумуляторные батареи.

PPK Group имеет совместное предприятие с Deakin University по разработке литий-серных батарей, а Vecco Group подтвердила сделку с Shanghai Electric по производству ванадиевых батарей для коммерческого хранения энергии в Брисбене.

границ | Последние достижения в области биметаллических сульфидных анодов для ионно-натриевых батарей

Введение

В последние годы ископаемое топливо чрезмерно эксплуатировалось в качестве основного источника энергии для промышленности и повседневной жизни людей во всем мире. В то же время риски нехватки ресурсов и загрязнения окружающей среды из-за сжигания ископаемого топлива привели к развитию исследований и применению возобновляемых источников энергии. В начале 1990-х LIB стали важным источником питания в различных электронных устройствах с момента их первой коммерциализации Sony.С ростом спроса на чистую энергию LIB стала одной из самых незаменимых технологий хранения энергии (Maleki Kheimeh Sari and Li, 2019; Su et al., 2020). Однако ограниченные ресурсы лития и высокая стоимость Li препятствовали крупномасштабному применению LIB. Поэтому очень важно изучить нового кандидата в качестве альтернативы этому типу батарей (Che et al., 2017; Hwang et al., 2017; Kang et al., 2017; Ortiz-Vitoriano et al. , 2017; Xiao et al., 2017; Фан и Ли, 2018).

В последние годы SIB привлекли большое внимание из-за сходства между Na и Li с точки зрения химических / электрохимических свойств. Кроме того, натрий является четвертым по распространенности металлическим элементом после алюминия, железа и кальция, который равномерно распределен в земной коре (Yu and Chen, 2020). Кроме того, из-за обильных и дешевых ресурсов Na, SIB считались одними из наиболее многообещающих кандидатов для крупномасштабных систем хранения возобновляемой энергии для хранения электроэнергии от солнца, ветра и волн (Palomares et al., 2012; Ким и др., 2015; Кунду и др., 2015; Fan et al., 2016). Однако между этими двумя элементами все еще есть много различий. Как показано в таблице 1, натрий имеет больший ионный радиус (1,02 Å), чем у Li (0,76 Å), который тяжелее атома, а также более высокий стандартный электродный потенциал (Slater et al., 2013; Chen J. et al. al., 2017; Meng, 2017; Xiao et al., 2017; Fang Y. et al., 2018; Wang et al., 2018). Хотя SIB уступают LIB с точки зрения плотности энергии и скорости заряда-разряда, Li и Na составляют лишь часть всего электрода, а емкость в значительной степени зависит от характеристик активных материалов.Таким образом, исследование анодов с исключительными свойствами для усовершенствованных SIB является ключевым моментом в разработке этой технологии, которая действительно сопряжена со многими проблемами (Li and Wang, 2012; Cao et al., 2017; Lin et al., 2018; Xiong et al. , 2018). В общем, хорошо спроектированные наноструктурные материалы могут сократить пути диффузии ионов и электронов, а также уменьшить механическое напряжение, вызванное большим объемным расширением. Кроме того, по сравнению с материалами анода на основе углерода (например, пористым углеродом, углеродными нановолокнами, легированными азотом) (Lai et al., 2012; Kong et al., 2014; Xiao et al., 2014, 2017), металлические составные материалы обладают более высокой теоретической удельной емкостью из-за их превосходного механизма электрохимического преобразования (Yang et al., 2015; Yu et al., 2015; Chen Y. et al., 2016; Wu et al., 2016; Yu XY. Et al., 2016; Wen et al., 2017). Например, многие однослойные оксиды переходных металлов (MOs-NiO 2 , FeO 2 , TiO 2 , MnO 2 и т. Д. Xia et al., 2014; Yu DJ et al., 2016) были широко изучены в качестве материалов для хранения Na.NiO 2 показал обратимую емкость около 123 мАч г -1 с небольшой поляризацией. Однослойный FeO 2 показал самую большую обратимую емкость (до 80 мАч г -1 ) при высоком напряжении отсечки 3,5 В. При использовании в качестве электродного материала в SIB TiO 2 также показал отличные сохранение емкости (снижение емкости на 25% за 1200 циклов). Действительно, MnO 2 был синтезирован простой окислительно-восстановительной реакцией и методом гидротермальной обработки, и была получена большая разрядная емкость 219 мАч г -1 .Jiang et al. разработали тонкую пленку Fe 2 O 3 в качестве анода для SIB с постоянной емкостью 380 мАч g -1 после 200 циклов. Однако оксиды металлов (МО) имеют ряд недостатков, связанных с их низкой электропроводностью и электрохимической активностью (Du et al., 2015; Zhu et al., 2015; Yu and David Lou, 2018).

Таблица 1 . Сравнение Ли и На.

Среди различных анодных материалов, описанных для SIB, сульфиды металлов (MS) привлекли большое внимание из-за их обратимости окислительно-восстановительных реакций, превосходной емкости и более высокой проводимости по сравнению с MO.Связь МС в МС более слабая, чем связь гомологичных МО в МО из-за разной электроотрицательности S и O, что способствует химическим реакциям во время заряда-разряда (Li et al., 2015; Yu XY. Et al., 2016; Zheng et al. ., 2017). Например, нанолисты MoS 2 в качестве анодного материала в SIB показали хорошую зарядно-разрядную емкость 386 мАч г -1 . Однако МС страдают от серьезных проблем, таких как увеличение объема во время процесса введения / экстракции Na + , медленная кинетика диффузии Na + и плохая электропроводность, что может привести к некоторым дефектам, сопровождающимся потерей емкости, малым сроком службы и т.д. и неприемлемые показатели скорости.Известно, что многие исследования улучшают электрохимические характеристики этих анодных материалов за счет разумной конструкции конструкции (Zhou Q. et al., 2016; Hwang et al., 2017).

Наряду с МС, BMS также стали горячей темой, поскольку анодные материалы SIB с точки зрения их высокой электронной проводимости, хорошей электрохимической активности и сильной электрохимической управляемости (Li et al., 2013; Youn et al., 2016; Li Y. et al. ., 2017; Tang et al., 2017). Пока что BMS с разной морфологией и структурой (например,g., нанолисты, нанопластинки, нанотрубки, полые сферы типа «шарик в шарике», наночастицы и структуры, похожие на ежей) были описаны как высокоэффективные аноды в LIB (Chen T. et al., 2016; Li et al., 2016 ; Ma et al., 2016). К настоящему времени существует ряд замечательных работ по применению BMS в качестве анодных материалов в LIB. Синергетический эффект между BMS с более высокой теоретической емкостью и оптимизированной наноструктурой может более эффективно поддерживать механическую стабильность по сравнению с MO и MS (Lai et al., 2012; Kong et al., 2014; Чен Ю. и др., 2016; Wu et al., 2016). Одним из примеров является композит 0D / 1D C @ FeCo-S NDS / CNR, полученный гидротермальным методом (Gao et al., 2017), или порошки Fe-Ni-S со структурой желток-оболочка и (Ni 0,3 Co 0,7 ) 9 S 8 / N-CNT / композит rGO со сверхвысокой длительной циклической стабильностью и выдающимися характеристиками скорости в качестве анода для SIB. Причина может быть связана с их меньшим изменением объема и более высокой начальной кулоновской эффективностью (ICE), что приводит к низкой необратимой емкости (Kim and Kang, 2017).Ли и его коллеги приготовили NiCo 2 S 4 с углеродом, легированным азотом, который служил анодным материалом для SIB, используя восходящую стратегию и, регулируя оптимальную область напряжения, выдающую емкость 570 мАч г -1. за 200 циклов при 0,2 A g −1 (Li S. et al., 2019).

Более того, BMS обладают более высокой электронной проводимостью и более многочисленными окислительно-восстановительными реакциями, чем одиночные MS, что может значительно улучшить электрохимические характеристики.Однако существует лишь несколько обзоров, посвященных анодам на основе BMS для SIB (Yan et al., 2014; Fan et al., 2016; Chang et al., 2017). В этом обзоре систематически обсуждаются последние достижения анода BMS в SIB, различные стратегии синтеза и их механизмы накопления натрия, а также их ограничения. В конце представлены существующие проблемы и возможности для разработки высокоэффективных анодов BMS для SIB.

Механизм хранения натрия

Благодаря высокой теоретической удельной емкости и низкой стоимости BMS были подходящим классом анодных материалов как для LIB, так и для SIB (Duan et al., 2019). При использовании в SIB, BMS могут резервировать Na + через специальный механизм. В некоторых случаях процесс интеркаляции / деинтеркаляции или реакция удаления сплава происходит в процессе заряда-разряда, который зависит от BMS (Li Z. et al., 2017; Yan et al., 2017).

Как правило, в первом процессе разряда BMS (например, NiCo 2 S 4 (Zhang et al., 2018), CuCo 2 S 4 (Gong et al., 2018; Li Q. et al., 2018) др., 2019), Ti 0.25 Sn 0,75 S 2 (Huang et al., 2018) и ZnSnS 3 Jia et al., 2018; Liu et al., 2019), Na + интеркалируется в BMS, после чего происходит обратимая реакция превращения (Li S. et al., 2019). Принцип корреляционной реакции аналогичен принципу LIB. Тем не менее, есть некоторые различия в процессе реакции между SIB и LIB (Stephenson et al., 2014; Zhang et al., 2014). Первый процесс восстановления приписывается интеркаляции Na + в BMS без какого-либо фазового превращения, уравнение (1).В том же цикле происходят реакции превращения, как показано в уравнениях (2) и (3), которые обеспечивают впечатляющую способность вызывать структурную нестабильность (Jin et al., 2015; Song et al., 2017; Li S. et al. , 2019).

MSx + xNa ++ xe- → NaxMSx (1) NaxMSx + (2-x) Na ++ (2-x) e- → MS + Na2S (2) МС + 2Na ++ 2e- → M + Na2S (3)

В качестве другого типа механизма хранения Na, ZnSnS 3 используется в качестве анода для SIB, Na + внедряется в слоистую структуру в начальном процессе содирования.В течение всего электрохимического процесса происходит комбинированный механизм преобразования и механизм удаления сплава. Соответствующую реакцию можно изобразить следующим образом (например, ZnSnS 3 ): (Fu et al., 2015; Qin et al., 2016b; Dong et al., 2017; Deng et al., 2018; Zhang Y. et al. др., 2019).

Реакция превращения: ZnSnS3 + 6Na ++ 6e- → Sn + Zn + 3Na2S (4) Реакция легирования: 4Sn + 13Zn + 16Na ++ 16e- → Na15Sn4 + NaZn13 (5)

Важно отметить, что во время электрохимического процесса электродов BMS (M = Zn, Co) обязательно должны происходить реакции превращения, и можно предположить следующие уравнения реакций, NiCo 2 S 4 можно использовать в качестве примера, в то время как Na x MS y является промежуточным продуктом реакции интеркаляции:

Разряд: MSx + xNa ++ xe- → NaxMSx (M = Ni / Co) 3.0-1,3 В (6) NaxMSx + (2-x) Na ++ (2-x) e- → MS + Na2S 1,3-0,6 В (7) МС + 2Na ++ 2e- → M + Na2S 0,6-0,1 В (8) NiCo2S4 + 8Na ++ 8e- → 4Na2S + Ni + 2Co 3,0-0,1 В (9) Заряд: Ni + Na2S → NiSx + 2Na 0,1-0,7 В (10) Co + Na2S → CoSx + 2Na1.7-3.0В (11) 2Na2S + Ni + Co → NiSx + CoSx + 4Na 0,1-3,0 В (12)

Синтез БМС с наноструктурами

Сольвотермальные методы

Являясь недорогим и экологически безопасным методом синтеза, сольвотермическая реакция эффективна для синтеза различных наноматериалов с несопоставимой морфологией, полными кристаллическими частицами, небольшими размерами частиц, однородным распределением, контролируемой стехиометрией и высокой кристалличностью.Благодаря указанным выше достоинствам сольвотермический метод получил широкое распространение при синтезе новых структур и материалов. В последние десятилетия этот метод часто использовался для получения материалов на основе оксидов и серы с идеальной структурой и контролируемым размером для SIB. В последние годы успешно синтезированы БМС различной морфологии сольвотермическим методом. Например, NiCo 2 S 4 наноточек с углеродом, легированным N (NiCo 2 S 4 @NC) (Li S.et al., 2019), NiCo 2 S 4 полая призма, обернутая восстановленным оксидом графена (RGO) (Zhang et al., 2018), N / S-rGO @ ZnSnS 3 аморфный ZnSnS 3 @ rGO (Liu et al., 2019), ((Ni 0,3 Co 0,7 ) 9 S 8 / N-CNTs / rGO) (Lv et al., 2018), (Co 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 / NC) (Cao et al., 2019), наночастицы CuCo 2 S 4 / rGO (Li Q. et al., 2019) и т. Д.Эти наноструктурированные материалы, синтезированные с помощью сольвотермического метода, обладают высокой управляемостью, отличными электрохимическими характеристиками, быстрыми ионами и путями переноса электронов, а также выдающимися скоростными характеристиками (Zhao and Manthiram, 2015; Liu et al., 2017; Jia et al., 2018; Chen et al. ., 2019).

Новый тип иерархического сплава NiCo, обернутого rGO 2 S 4 , был синтезирован группой Инь путем кипячения с обратным холодильником и сольвотермических реакций. Как показано на рисунках 1A – C, изображения SEM показывают, что нанопризмы NiCo 2 S 4 с однородным размером плотно поглощаются отрицательно заряженными нанолистами оксида графена из-за электростатических взаимодействий между ними (Zhang et al., 2018). (Ni 0,3 Co 0,7 ) 9 S 8 наночастиц / N-CNT / rGO также были получены путем плотного роста in-situ на rGO, как показано на рисунке 1D (Lv et al., 2018). Chen et al. синтезировали фонарную архитектуру Ti 0,25 Sn 0,75 S 2 с композитом MWCNTs с помощью гидротермального метода (рис. 1E) (Huang et al., 2018). В частности, уникальная архитектура с обильными порами и большой площадью поверхности может не только сократить путь прохождения Na + , но и зарезервировать большое пространство для увеличения объема.Группа Лю впервые разработала полые наномикрокубы из ZnSnS 3 с инкапсулированным N / S с двойным легированием rGO (подаренным как N / S-rGO @ ZnSnS 3 ). В процессе приготовления прекурсор ZnSn (OH) 6 кубиков был успешно синтезирован с помощью простого метода соосаждения. После этого прекурсор был смешан с Na 2 S, тиомочевиной и дисперсией GO, и, наконец, материал N / S-rGO @ ZnSnS 3 был получен посредством типичной гидротермальной реакции (Рисунок 1F) (Liu et al., 2019). Все вышеупомянутые эксперименты проводились по двухэтапному методу. Тем не менее, недавно нанокомпозиты CuCo 2 S 4 / rGO были получены с помощью одностадийного сольвотермического метода группой Чжао, как схематически показано на рисунке 1G (Gong et al., 2018). Ян и др. также синтезировал анодный материал из SIB без связующих с иерархической гибридной наноструктурой, которая состояла из массивов нанолистов NiMo 3 S 4 , выращенных на гибких углеродных тканях (обозначенных как NiMo 3 S 4 / CT) в один этап. гидротермальный метод и последующий процесс после отжига (рис. 1H) (Kong et al., 2018).

Рис. 1. (A – C) СЭМ-изображения прекурсора NiCo, NiCo 2 S 4 и rGO-NiCo 2 S 4 , соответственно. Воспроизведено с разрешения Zhang et al. (2018) Авторское право 2018, Королевское химическое общество. (D) Схематическое изображение получения (Ni 0,3 Co 0,7 ) 9 S 8 / N-CNT / rGO. Воспроизведено с разрешения Lv et al. (2018) Авторское право 2018, Королевское химическое общество. (E) СЭМ-изображения фонарных частиц Ti 0,25 Sn 0,75 S 2 микрочастиц. Воспроизведено с разрешения Huang et al. (2018) Авторские права 2018, Elsevier. (F) Схематическое изображение процесса получения ZnSnS 3 и N / S-rGO @ ZnSnS 3 . Воспроизведено с разрешения Liu et al. (2019) Авторские права 2019, Elsevier. (G) Схематическое изображение образования CuCo 2 S 4 / rGO.Воспроизведено с разрешения Gong et al. (2018) Авторские права 2018, Elsevier. (H) Схематическое изображение для синтеза трехмерных иерархических NiMo 3 S 4 массивов нанолистов на гибких углеродных тканях. Воспроизведено с разрешения Kong et al. (2018) Авторские права 2018, Elsevier.

Кроме того, нанолисты VMo 2 S 4 -rGO (Zhang K. et al., 2019), наночастицы ZnSnS 3 @rGO (Jia et al., 2018), Cu 2 MoS 4 наночастиц (Чен и др., 2019), CuCo 2 S 4 суб-микросфер (Li Q. et al., 2019) и CoSnS x @NC нанобоксы (Liu et al., 2017) были успешно приготовлены с использованием аналогичного подхода. .

Распылительный пиролиз

Пиролиз распылением — популярный метод получения BMS с малым размером частиц и хорошей дисперсией. Действительно, пиролиз распылением — это метод обработки, который рассматривается во многих исследованиях для получения тонких и толстых пленок, керамических покрытий и порошков. Он предлагает чрезвычайно простой подход для приготовления образцов любого состава.По сравнению с другими методами осаждения, пиролиз распылением представляет собой очень простой и относительно недорогой способ обработки.

Например, полая сфера Ni 3 Co 6 S 8 -rGO с пластинчатыми нанокристаллами никель-кобальтового сульфида (Ni 3 Co 6 S 8 ), равномерно распределенными на смятом Структура rGO (рис. 2A) путем пиролиза распылением была приготовлена ​​в качестве анода для SIB. Небольшие пластинчатые нанокристаллы Ni 3 Co 6 S 8 были встроены в rGO, в результате чего образовался трехмерный полый взаимосвязанный нанокомпозит (рис. 2B) (Choi and Kang, 2015a).Кроме того, той же группой был приготовлен порошок твердого раствора со структурой желток (Fe 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 с помощью процесса пиролиза распылением в одной емкости в качестве анода для SIB. В результате были достигнуты отличные электрохимические характеристики. Схематические диаграммы процесса подготовки показаны на рисунках 2C, D (Kim and Kang, 2017).

Рис. 2. (A) Схематическое изображение механизма образования порошка Ni 3 Co 6 S 8 -rGO. (B) ПЭМ-изображение композитного порошка Ni 3 Co 6 S 8 -rGO. Воспроизведено с разрешения Choi and Kang (2015a) Copyright 2015. Королевское химическое общество. (C) Схематические диаграммы для получения безуглеродистых порошков Fe – Ni – O (D) процессом сульфидирования. Воспроизведено с разрешения (Kim and Kang, 2017) Copyright 2017, Tsinghua University Press. (E) Схематическое изображение синтеза (SnCo) S 2 / SG.Воспроизведено с разрешения Yang et al. (2019) Авторские права 2019. Wiley-VCH.

Основным преимуществом этого метода является то, что материалы электродов BMS могут быть синтезированы только в одну стадию и без каких-либо дополнительных обработок.

Метод соосаждения

Метод соосаждения использовался в последние годы для получения гомодисперсных наноструктурных материалов BMS в SIB. Доказано, что этот метод обладает выдающимися достоинствами, такими как легкое получение наноматериалов с высокой фазовой чистотой и получение нанопорошков с контролируемым размером частиц и однородным распределением.

Используя метод соосаждения, Yang et al. сообщили о разновидности нанокубов (SnCo) S 2 / rGO (рис. 2E) (Yang et al., 2019). Кроме того, Оу и его коллеги синтезировали нанобоксы MnSn (OH) 6 сначала посредством прямого процесса соосаждения, затем SnS 2 / Mn 2 SnS 4 нанобокса / C (SMS / C) были приготовлено влажно-химическим методом для лица. В качестве анодного материала для SIB электрод SMS / C может иметь высокий ICE 90.8%, отличная способность выдерживать ток (488,7 мАч г -1 при 10 А г -1 ) и стабильность при длительном цикле (522,5 мАч г -1 при 5 А г -1 сохраняется после 500 циклов) ( Ou et al., 2019).

Благодаря своим преимуществам, простоте эксплуатации, низкой стоимости и меньшему времени синтеза, метод соосаждения широко используется для получения BMS в качестве анодных материалов для SIB.

Другие методы

В дополнение к вышеупомянутым методам синтеза, все большее количество высокоэффективных способов было исследовано для получения BMS с различными структурами.Например, группа Sun сообщила о губчатом композите (ZnxCo 1-x S QD @ HCP) @rGO посредством одновременного термического сульфидирования, карбонизации и восстановления. Полученные квантовые точки (QD) ZnxCo 1 − x S были равномерно распределены на мезопористой полоуглеродной полиэдрической (HCP) матрице и покрытии rGO с большой удельной поверхностью, обозначенном как [ZnxCo 1 − x S QD @ HCP] @rGO (Рисунки 3A, B) (Chen Z. et al., 2017; Hwang et al., 2017). Используя метод твердофазной реакции, Кренгель синтезировал частицы CuV 2 S 4 с широким распределением по размерам от 5 до 50 мкм (рис. 3C).Полученные продукты обеспечивали превосходную стабильность при циклическом воздействии 580 мА · ч. -1 сохранялось после 500 циклов при 0,7 A g -1 и относительно высоком ICE 72,5% (Qin et al., 2016a; Xu et al., 2016 ; Zhou J. et al., 2016; Krengel et al., 2017).

Рис. 3. (A, B) СЭМ-изображения композитов [Zn x Co 1 − x S QD @ HCP] @rGO. Воспроизведено с разрешения Chen Z. et al. (2017) Copyright 2017. Wiley-VCH. (C) SEM изображение CuV 2 S 4 .Воспроизведено с разрешения Krengel et al. (2017) Copyright 2017. Американское химическое общество.

С развитием новых методов синтеза наноматериалов с уникальной структурой в EES было применено множество BMS с высокоэффективной наноструктурой. Сравнение структурных свойств, методов синтеза и ресурса S BMS приведено в таблице 2.

Таблица 2 . Сравнение структурных свойств, методов синтеза и S-ресурса BMS.

Как уже упоминалось, наноматериалы, полученные сольвотермическим методом, характеризуются хорошей морфологией кристаллов, контролируемым нанометровым размером и высокой чистотой. Однако масштабирование производства может оказаться затруднительным. В результате струйного пиролиза получаются порошковые материалы с достоинствами небольшого нанометрового размера и однородной дисперсии, но этот многообещающий метод требует специального оборудования со сложной работой. Несмотря на некоторые преимущества простоты эксплуатации, низкой стоимости и более короткого времени реакции, метод соосаждения по-прежнему вызывает некоторые проблемы, которые необходимо решить, например, скорость реакции не поддается контролю, с сервером агломерации наноматериалов.Таким образом, желаемые материалы и материалы могут быть рассмотрены путем выбора подходящих стратегий синтеза для BMS (Lai et al., 2012; Palomares et al., 2012).

Приложения в SIBS

Переходные BMS

С учетом специфического механизма реакции, большого количества активных центров и коротких путей диффузии, наноматериалы переходных БМС имеют много преимуществ в качестве перспективных анодных материалов для СИП. Большой объем работ был посвящен разработке переходных анодов BMS в SIB.В этом разделе обсуждаются и рассматриваются переходные BMS как высокоэффективные анодные материалы SIB.

В некоторых случаях Fe – Ni – O со структурой желтка и скорлупы был разработан путем пиролиза распылением в одной емкости, как показано на рисунке 4A. При использовании в качестве анода в SIB, (Fe 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 показал емкость 527 мАч г -1 при 1 А г -1 после 100 циклов. Выдающиеся показатели скорости были также получены с емкостью обратимого разряда 465 мАч g -1 при 5.0 A g −1 (Kim, Kang, 2017). Канг и др. исследовали FeS 2 , легированный кобальтом, путем изменения содержания Co простым сольвотермическим методом. При первом использовании в качестве анодного материала в SIB FeS 2 , легированный кобальтом, показал хорошие циклические и скоростные характеристики в диапазоне напряжений 0,8–2,9 В благодаря высокой скоростной способности FeS 2 и высокой емкости. CoS 2 . Все образцы имели сферическую форму частиц со средним диаметром около 100 нм (рисунки 4B, C).Когда содержание Co увеличилось до 0,5, Co 0,5 Fe 0,5 S 2 показал лучшие электрохимические характеристики. Как показано на рисунках 4D, E, стабильная удельная емкость 220 мАч g -1 была достигнута после 5000 циклов при 2 A g -1 (Zhang et al., 2016; Ge et al., 2017). Feng et al. использовали простой сольвотермический метод для синтеза суб микросфер CuCo 2 S 4 с размерами от 300 до 500 нм (рис. 4F). Уникальная структура и синергетические эффекты двойного металла CuCo 2 S 4 могут эффективно улучшить стабильность электродных материалов, избегая агрегации наноматериалов и сокращая пути диффузии ионов / электронов.Полученный композит CuCo 2 S 4 продемонстрировал отличную стабильность при циклическом воздействии и высокую кулоновскую эффективность в качестве анода для SIB Рисунок 4G (Li Q. et al., 2019). Как показано на вставке к фиг. 4H, неправильный микрополиэдр CuV 2 S 4 был синтезирован методом твердотельной реакции. Возможность переключения CuV 2 S 4 , как показано на рисунке 4H, который показывает емкость 490 мАч g -1 при 0,15 A g -1 и 410 мАч g -1 при 0.7 А г −1 . Промежуточный продукт Na 2 S матрица начинает участвовать в окислительно-восстановительном процессе, вызывая стабильное увеличение емкости до 580 мАч g -1 в течение первых 250 циклов при 0,7 A g -1 и поддерживая ее на этом уровне в течение следующие 50 циклов (Krengel et al., 2017).

Рис. 4. (A) ПЭМ-изображения (Fe 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 порошок желтка-скорлупы. Воспроизведено с разрешения Kim and Kang (2017) Copyright 2017, Tsinghua University Press. (B, C) СЭМ- и ПЭМ-изображения образца Co 0,5 Fe 0,5 S 2 . (D, E) Иллюстрация состава и циклических характеристик Na / Co 0,5 Fe 0,5 S 2 полуячейка. Воспроизведено с разрешения Zhang et al. (2016) Авторские права 2016, Wiley-VCH. (F) СЭМ-изображение CuCo 2 S 4 субмикросфер; (G) Циклические характеристики CuCo 2 S 4 .Воспроизведено с разрешения Li Q. et al. (2019) Авторские права 2019, Wiley-VCH. (H) Циклические характеристики и кулоновский КПД CuV 2 S 4 ячеек с гальваностатическим циклированием при 0,15 A g −1 между 3 и 0,1 В и 3 и 0,01 В при 0,7 A g −1 . На вставке в (H) показана элементарная ячейка шпинельного типа. Воспроизведено с разрешения Krengel et al. (2017) Авторское право 2017 г., Американское химическое общество.

В заключение, обилие переходных металлов с различными валентными состояниями заставляет их проявлять высокую теоретическую удельную емкость во время электрохимических реакций.

Несмотря на многие преимущества BMS, все еще остаются проблемы с точки зрения медленной кинетики реакции, плохих электрохимических свойств из-за большого радиуса Na + и значительного изменения объема во время цикла. Чтобы преодолеть упомянутые выше ловушки, были введены материалы на основе углерода из-за их устойчивости к циклическим нагрузкам, обширных ресурсов и платформы с низким содержанием натрия. Действительно, покрытие и легирование BMS углеродными материалами использовались в качестве многообещающих методов для улучшения характеристик накопления ионов натрия в SIB, поскольку они могут улучшить электропроводность и поддерживать структурную стабильность BMS (Chen S.et al., 2017; Lin et al., 2018; Lv et al., 2018; Zhang et al., 2018).

Как типичный BMS, NiCo 2 S 4 привлек большое внимание благодаря своей превосходной электропроводности, чрезвычайно стабильным характеристикам электрохимического циклирования и выдающимся скоростным характеристикам. Тем не менее, его медленная кинетика Na + ограничивает продвижение этого анодного материала. Чтобы решить эту проблему, были исследованы композиты NiCo 2 S 4 с материалами на основе углерода, такими как углерод с примесью азота (NC), rGO и углеродные нанотрубки (CNT).Материалы на основе углерода могут не только улучшить электропроводность, но также предоставить больше активных центров для быстрого накопления Na + и уменьшить объемное расширение во время процесса заряда-разряда (Xiao et al., 2017). Например, Инь и др. сообщили об эффективности матрицы rGO в улучшении электрохимических свойств полой призмы NiCo 2 S 4 , подтвержденной ее циклическими характеристиками (рис. 5А). Во время процесса разряда полые наночастицы оболочки NiCo 2 S 4 будут схлопываться, когда Na + вставляется в анод, в то время как наноматериал NiCo 2 S 4 , завернутый в rGO, может хорошо сохраняться ( Рисунок 5B) (Zhang et al., 2018). Следовательно, ультратонкие нанолисты rGO с большой удельной поверхностью, активным центром и пористыми каналами обеспечивают выдающиеся электрохимические характеристики с хорошим накоплением натрия. Рисунок 5C иллюстрирует циклическую работу Ni 3 Co 6 S 8 @rGO электрода при 0,5 A g -1 , полученного Канг и др. с распределением пластинчатых нанокристаллов Ni 3 Co 6 S 8 по смятой структуре rGO. Эти нанокристаллы имели емкость 298 мкм.1 мАч g -1 после 300 циклов при 25 мАч g -1 в качестве материала анода в SIB (Choi and Kang, 2015b). CuCo 2 S 4 были синтезированы нанокомпозиты / rGO, которые показали емкость 433 мАч г -1 после 50 циклов при 0,1 А г -1 и показали отличную производительность при 336 мАч г -1 при 1 A g −1 (Gong et al., 2018).

Рис. 5. (A) Циклические характеристики NiCo 2 S 4 и rGO – NiCo 2 S 4 при 50 мА г −1 . (B) Схема процесса внедрения ионов натрия в NiCo 2 S 4 и rGO – NiCo 2 S 4 . Воспроизведено с разрешения Zhang et al. (2018) Copyright 2018. Королевское химическое общество. (C) Циклические характеристики (Ni, Co) O-rGO и Ni 3 Co 6 S 8 — rGO при 0,5 A g −1 . Воспроизведено с разрешения Choi and Kang (2015a) Copyright 2015. Королевское химическое общество. (D) SEM-изображения NiCo 2 S 4 -NC, (E) Циклические характеристики NiCo 2 S 4 -NC в различных электролитах при 1.0 A g −1 , (F) Циклические характеристики и кулоновский КПД NiCo 2 S 4 -NC в различных окнах напряжения отсечки при 0,2 A g −1 . Воспроизведено с разрешения Li S. et al. (2019) Авторские права 2019. Elsevier.

Более того, комбинируя с графеном, Ji et al. использовали восходящую стратегию для получения наноточек NiCo 2 S 4 , однородно включенных в углерод, легированный азотом (обозначенный как NiCo 2 S 4 -NC) (рис. 5D).Затем было исследовано влияние различных электролитов и окон напряжения на его электрохимические характеристики. Как показано на рисунке 5E, из-за гибкой одномерной цепной структуры DEGDME, ячейка с электролитом на основе простого эфира NaClO 4 / DEGDME обеспечивает максимальную емкость 530 мАч г -1 при 1,0 A г — 1 . Действительно, наилучший диапазон напряжения был определен как 0,4–3,0 В, в котором ячейка может эффективно поддерживать обратимое фазовое превращение и избегать побочных реакций (рис. 5F) (Li S.и др., 2019). Chen et al. также синтезированы полые нанокубки Co 8 FeS 8 с углеродным покрытием, легированным азотом, с большой площадью поверхности, малым сопротивлением переносу заряда и быстрым коэффициентом диффузии Na + . Кроме того, этой группой был получен слоистый Cu 2 MoS 4 -rGO с кристаллической структурой (Chen et al., 2019).

Co 1 Zn 1 -xS (600) — еще одна уникальная композитная структура, полученная путем простого сульфидирования и прокаливания.Эта особая структура может замедлить изменение объема во время электрохимического процесса, ускорить кинетику диффузии Na + и повысить электропроводность, что приводит к относительно низкой необратимой емкости, а также превосходным циклическим и скоростным характеристикам (рис. 6А). При использовании в SIB превосходная емкость 542 мАч г -1 может быть достигнута после 100 циклов при 0,1 А г -1 с впечатляющими характеристиками скорости 219,3 мАч г -1 при 10 А г — 1 (Choi et al., 2015; Qin et al., 2016b; Fang G. et al., 2018; Wang et al., 2018). В другом исследовании был приготовлен подобный губке (Zn x Co 1 − x S QD @ HCP) композит @rGO в сочетании с мезопористой полоуглеродной полиэдрической (HCP) матрицей и листами, обернутыми rGO. Благодаря достоинствам этой структуры (Zn x Co 1 − x S QD @ HCP) @rGO в качестве анода без связующего в SIB показал хорошую обратимую емкость и циклические характеристики (т. Е. 638 мАч г — 1 при 0,3 A г -1 после 500 циклов), что было лучше, чем у монометаллического сульфида в тех же условиях (Рисунок 6B) (Chen Z.и др., 2017). Чтобы решить проблемы низкой плотности энергии и плохого срока службы при использовании в качестве анода в SIB, прекурсоры MOF были использованы для изготовления in-situ NC , украшенных полыми сферическими наноматериалами BMS. Они приготовили (Co 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 твердый раствор в сочетании с in-situ NC [подарен как (Co 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 / NC], который показал превосходные свойства хранения Na.Действительно, хорошая удельная емкость 723,7 мАч g -1 сохранялась после 100 циклов при 1 A g -1 , с кулоновской эффективностью 83% по сравнению со вторым циклом. Впечатляющая пропускная способность 596,1 мАч g -1 была достигнута при 10 A g -1 с сохранением высокой емкости 60,2% при 0,1 A g -1 , демонстрируя отличные характеристики скорости. В результате модификации углерода и иерархической сферической структуры в процессе циклирования были достигнуты высокая электропроводность и механическая стабильность (Cao et al., 2019).

Рисунок 6. (A) Циклические характеристики Co 1 Zn 1 -xS. Воспроизведено с разрешения Fang G. et al. (2018) Copyright 2018. Wiley-VCH. (B) Циклические характеристики композитов (ZnS QD @ HCP) @rGO и (Zn x Co 1 − x S QD @ HCP) @rGO при 3 A g −1 . Воспроизведено с разрешения Chen Z. et al. (2017) Copyright 2017. Wiley-VCH.

Из-за присущих BMS недостатков материалы электродов очень чувствительны к расширению, а затем легко отделяются от токосъемника во время цикла.Соответствующие результаты показали, что модификация углерода и оптимизация наноструктуры являются хорошим выбором для получения высокоэффективной системы хранения ионов натрия. Кроме того, Ян и др. разработали электродный материал без связующего в качестве анода SIB, который имеет массивы нанолистов NiMo 3 S 4 / CTs с иерархической гибридной наноструктурой (Kong et al., 2018). Следовательно, он обеспечивал высокую емкость накопления натрия и отличную производительность при циклических нагрузках.

За последнее десятилетие было проведено большое количество исследований по изучению превосходных электродных материалов для хранения натрия.Таким образом, подробное сравнение электрохимических характеристик анодов BMS в SIB представлено в таблице 3.

Таблица 3 . Сравнение электрохимических характеристик анодов BMS в SIB.

Смешанные BMS

BMS на основе олова (ZnSnS 3 , CoSnS x ) показали высокую емкость в качестве анодов SIB и привлекли большое внимание из-за большого расстояния между слоями, обусловленного их слоистой структурой типа CdI2, и высокой теоретической емкости благодаря сочетание конверсионного и легирующего типов механизма электрохимической реакции (Qu et al., 2014; Choi et al., 2015; Cho et al., 2016; Лу и др., 2016). Однако важно решить проблемы, связанные с расширением большого объема и их низкой проводимостью. Поэтому для изменения электрохимических свойств BMS были предприняты структурные разработки и внедрение углеродных материалов.

Наночастицы сульфида цинка и олова @ rGO (ZnSnS 3 @rGO) были получены Zhang et al. путем сочетания сольвотермической реакции с процессом отжига. При использовании в SIB превосходная производительность Na-хранилища с большой удельной емкостью (472.2 мАч г -1 при 0,1 А г -1 ), высокая емкость (165,8 мАч г -1 при 2 А г -1 ) и сверхдлительный срок службы (401,2 мАч г -1 при 0,1 A г -1 после 200 циклов) (Jia et al., 2018). Таким образом, представленная конструкция композитного анода обеспечивает новые изменения для разработки высокостабильных анодных материалов, которые обладают превосходной проводимостью и высокой адаптируемостью к большим изменениям объема во время процесса натрирования / десодиации.Лю и др. разработали наноструктуру ZnSnS 3 с полыми наномикрокубами с помощью методов соосаждения и гидротермальных методов. За процессом следовало покрытие rGO с двойным легированием N / S (N / S-rGO @ ZnSnS 3 ) (Рисунки 7A, B) для улучшения кинетики медленной реакции и плохих электрохимических свойств BMS. В результате приготовленный композит N / S-rGO @ ZnSnS 3 показал высокую удельную емкость 501,7 мА · ч · г -1 после 100 циклов при 0,1 A · г -1 и превосходный длительный срок службы 290.7 мАч г -1 после 500 циклов при 1 А г -1 . Между тем, поддерживалась высокоскоростная емкость 256,6 мА · ч -1 при 2 A g -1 (Фигуры 7C, D). Такие выдающиеся характеристики были в первую очередь приписаны покрытию из двойного легированного rGO, которое обеспечивает некоторые синергетические преимущества для EES, а именно: (1) из-за сильной полярности области легирования, которая сдерживает агрегацию приготовленного rGO; (2) повышение электропроводности за счет уменьшения полупроводникового зазора; (3) из-за недостатков обладают высокой электроотрицательностью, могут легко притягивать положительные ионы, что приводит к увеличению количества ионов щелочных металлов; (4) из-за эффекта адсорбции между анодом и rGO, который усиливает структурную стабильность (Liu et al., 2019). Кроме того, Chen et al. введен титан в кристаллическую структуру SnS 2 , чтобы частично заменить олово, образуя подобный фонарю Ti 0,25 Sn 0,75 S 2 с последующим покрытием одномерных многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT) (обозначенных как Ti 0,25 Sn 0,75 S 2 @MWCNTs) для улучшения дефектов объемного расширения SnS 2 и низкой проводимости. Благодаря своей фонарно-подобной структуре с большой удельной поверхностью электролит мог полностью проникать в Ti 0.25 Sn 0,75 S 2 @MWCNTs, увеличивающие перенос электронов / ионов во время циклирования. Высокая удельная емкость 307 мАч g -1 была получена после 1000 циклов при 0,4 A g -1 в процессе электрохимического тестирования (Huang et al., 2018). Монокристаллические мезопористые нанобоксы CoSn (OH) 6 также были синтезированы методом соосаждения. TAA использовался в качестве ресурса S для достижения CoSnSx с помощью сольвотермического метода с последующим нанесением полимерного покрытия и карбонизацией дофамином при более высокой температуре в потоке N 2 для получения электродных материалов CoSnS x @NC.Впоследствии были исследованы характеристики накопления Na и влияние содержания углерода на электрохимические свойства нанобоксов CoSnS x @NC. Результаты показали, что наилучшее количество углерода составляет 36,8 мас.% Для защиты нанобоксов от разрушения во время глубоких циклов. Электрод продемонстрировал отличные характеристики циклирования и достиг высокой емкости 300 мАч г -1 с высокой кулоновской эффективностью почти 100% после 500 циклов, а также выдающимся длительным циклом работы 180 мАч г -1 после 4000 циклов при 1 A g -1 (рис. 7E) (Liu et al., 2017). Более того, Ou et al. с помощью метода лицевого соосаждения приготовили гетероструктурированные нанобоксы SnS 2 / Mn 2 SnS 4 / углерод размером около 100 нм. При оценке в качестве анодного материала в SIB особая структура между SnS 2 и Mn 2 SnS 4 может облегчить изменение объема в результате массового электрохимического процесса, предотвратить когезию наночастиц Sn и повысить обратимость реакция превращения-легирования.Он также продемонстрировал высокий ICE 90,8%, выдающуюся стабильность при длительном цикле 522,5 мАч g −1 после 500 циклов при 5 A g −1 и замечательную производительность (752,3, 604,7, 570,1, 546,9, 519,7 и 488,7 мАч г -1 при 0,1, 0,5, 1,0, 2,0, 5,0 и 10,0 А г -1 , соответственно). Обладая преимуществами этих преимуществ (огромная удельная поверхность, большое количество активных центров и высокая электропроводность) углеродных материалов, полученный композитный электрод показал впечатляющие электрохимические характеристики (Ou et al., 2019). Ян и др. сообщили о новом материале, состоящем из нанокубов (SnCo) S 2 , чередующихся с двумерными нанолистами легированного серой графена (SG) ((SnCo) S 2 / SG), синтезированных с помощью простого метода соосаждения и отжига. Он продемонстрировал превосходную обратимую емкость 487 мАч g −1 для 5000 циклов при 5 A g −1 , а также высокую сохраняющуюся емкость 92,6% (Yang et al., 2019).

Рис. 7. (A, B) Изображения FESEM ZnSnS 3 и N / S-rGO @ ZnSnS 3 , (C, D) Скорость и циклические характеристики N / S-rGO, ZnSnS 3 и электродов Н / С-рГО @ ZnSnS 3 .Воспроизведено с разрешения Liu et al. (2019) Авторские права 2019. Elsevier. (E) Долговременная стабильность аморфных нанобоксов CoSnS x @NC с различным содержанием углерода, нанобоксов аморфного CoSnS x , кристаллических нанобоксов CoS-Sn 2 S 3 нанобоксов @NC и N- легированный углерод при 1,0 А г −1 . На вставке в (E) показаны характеристики циклирования и кулоновская эффективность электрода CoSnS x @NC с наноборцами при 0,2 A g -1 .Воспроизведено с разрешения Liu et al. (2017) Copyright 2017. Королевское химическое общество.

Другие BMS

В дополнение к вышеупомянутым BMS, Manthiram et al. сообщили о кластере наностержней Bi 0,94 Sb 1,06 S 3 -графит в качестве анодного материала SIB. Они обнаружили, что создание твердых растворов можно рассматривать как идеальный метод исследования новых анодных материалов с превосходными электрохимическими характеристиками для SIB. Би 0,94 Сб 1.06 S 3 -графитовый анод показал замечательную емкость 380 мАч g -1 после 200 циклов при 1 A g -1 , что выше, чем у Sb 2 S 3 -графит электрод (~ 50 мАч г -1 ) и Bi 2 S 3 -графитовый электрод (~ 210 мАч г -1 ). Это означает, что биметаллические атомы могут не только повысить устойчивость электродных материалов к циклированию, но и улучшить их емкость (Zhao and Manthiram, 2015).Чжун и др. успешно спроектировал новый композитный микроцветок, подобный гортензии, желтку и скорлупе, самособирающийся с помощью нанолистов для SIBs. Соответственно, высокая емкость 607,14 мАч г -1 была доставлена ​​при 0,05 А г -1 , наряду с уменьшением объемного расширения и повышением стабильности при циклическом воздействии в значительной степени благодаря уникальной структуре материала электродов (Zhong и др., 2019). Кроме того, производительность различных материалов BMS показана на Рисунке 8, а сравнение характеристик цикла BMS и MS приведено в Таблице 4.

Рисунок 8 . Расчетная способность при различных плотностях тока от 0,1 до 5 А г -1 для различных биметаллических сульфидов в SIB. Ссылка 1 (Choi and Kang, 2015a), ссылка 2 (Chen J. et al., 2017), ссылка 3 (Zhang et al., 2016), ссылка 4 (Yang et al., 2019), ссылка .5 (Lv et al., 2018), ссылка 6 (Zhang et al., 2018), ссылка 7 (Gong et al., 2018), ссылка 8 (Huang et al., 2018), ссылка 9 (Liu et al., 2017), ссылка 10 (Liu et al., 2019), ссылка 11 (Zhang K. et al., 2019), ссылка 12 (Jia et al., 2018), ссылка.13 (Cao et al., 2019), ссылка 14 (Chen et al., 2019), ссылка 15 (Ou et al., 2019), ссылка 16 (Li Q. et al., 2019), ссылка. 17 (Kong et al., 2018), ссылка 18 (Kim and Kang, 2017), ссылка 19 (Zhao and Manthiram, 2015), ссылка 20 (Krengel et al., 2017).

Таблица 4 . Сравнение электрохимических характеристик анодов BMS и MS в SIB.

Выводы и перспективы

В этом обзоре систематизированы последние разработки BMS в качестве анодных материалов для SIB.БМС демонстрируют очевидные достоинства относительно высокой электропроводности и электрохимической активности. Более того, значительный эффект самоматрицы и самопроводимости из-за реакции двух металлических элементов с Na может быть полностью эффективным. Действительно, из-за наличия «синергетического эффекта» непрореагировавшая часть может служить временным демпфером / проводником для прореагировавшей из-за их разного окислительно-восстановительного потенциала (Pumera et al., 2014; Wang et al., 2014; Chang et al., 2016; Liu et al., 2019).В этом обзоре, во-первых, были представлены стратегии синтеза BMS. Затем были обсуждены механизмы накопления Na в различных BMS в процессе заряда-разряда. Что еще более важно, применение BMS в качестве анодов SIB систематически анализировалось, и в то же время высказывались глубокие ожидания относительно его будущего развития.

Чтобы избежать потери емкости анодных материалов BMS, первая стратегия заключается в разработке новых наноструктур с подходящим пустым пространством, чтобы уменьшить влияние объемного расширения и сжатия во время процесса реакции (Palomares et al., 2012; Slater et al., 2013; Оу и др., 2016; Путунган и др., 2016; Шен и др., 2016; Су и др., 2016). В качестве второй стратегии интеграция с другими электрохимически стабильными материалами может не только ограничить объемное расширение, но также повысить общую электропроводность анода. Кроме того, растворение полисульфидов в электролите во время электрохимического процесса можно до некоторой степени подавить (Wang et al., 2018). До сих пор многие аноды BMS в SIB, о которых сообщалось, относятся к их комбинации с материалами на основе углерода.Таким образом, для разработки анодных материалов SIB важно полностью изучить достоинства наноструктурированных материалов (Lu et al., 2017; Ma et al., 2018). В будущем необходимо приложить гораздо больше усилий, чтобы преодолеть недостаток плохой длительной езды на велосипеде. Ожидается, что использование рационально спроектированных структур в BMS может эффективно улучшить электрохимические характеристики в SIB (Kim et al., 2012; Jiang et al., 2014; Su et al., 2015; Gao et al., 2017; Hwang и др., 2017).

Несмотря на то, что все новаторские работы уже выполнены, необходимо еще больше времени и усилий направить на эффективное улучшение электрохимических свойств BMS, чтобы проложить путь их практического применения в SIB в ближайшем будущем.

Авторские взносы

YH, DX и XL внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования. YH организовал базу данных, выполнил статистический анализ и написал рукопись с помощью HM, JP, YiL, YuL, DL, QS и XS. Все авторы одобрили окончательную версию рукописи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы искренне благодарны за поддержку Фонда естественных наук провинции Цинхай в Китае (2020-ZJ-910), Национального фонда естественных наук Китая (51672189) и Тяньцзиньского научно-технологического проекта (18PTZWHZ00020).

Список литературы

Цао, Д., Кан, В., Ван, С., Ван, Ю., Сун, К., Ян, Л. и др. (2019). In situ Углерод, модифицированный легированным азотом (Co 0,5 Ni 0,5 ) 9 S 8 полые сферы для твердых растворов в качестве анодов большой емкости для натрий-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 7, 8268–8276. DOI: 10.1039 / C9TA00709A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цао, X., Тан, К., Синдоро, М., и Чжан, Х. (2017). Гибридные микро- / наноструктуры, полученные из металлоорганических каркасов: подготовка и применение в накоплении и преобразовании энергии. Chem. Soc. Rev. 46, 2660–2677. DOI: 10.1039 / C6CS00426A

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, К., Хай, X., и Йе, Дж.(2016). Дисульфиды переходных металлов как альтернативные благородные металлы сокатализаторы для производства солнечного водорода. Adv. Energy Mater. 6: 1502555. DOI: 10.1002 / aenm.201502555

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chang, L., Wang, K., Huang, L.A., He, Z., Zhu, S., Chen, M., et al. (2017). Иерархическая пленка из микроцветов CoO с отличными электрохимическими характеристиками накопления лития / натрия. J. Mater. Chem. А 5, 20892–20902. DOI: 10.1039 / C7TA05027E

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Че, Х., Chen, S., Xie, Y., Wang, H., Amine, K., Liao, X-Z., Et al. (2017). Стратегии разработки электролитов и результаты исследований натриево-ионных аккумуляторов, работающих при комнатной температуре. Energy Environ. Sci. 10, 1075–1101. DOI: 10.1039 / C7EE00524E

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Дж., Ли, С., Кумар, В., и Ли, П. С. (2017). Биметаллические полые нанокубки из сульфида с углеродным покрытием в качестве усовершенствованного анода для ионно-натриевой батареи. Adv. Energy Mater. 7: 1700180. DOI: 10.1002 / aenm.201700180

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, J., Mohrhusen, L., Ali, G., Li, S., Chung, K. Y., Al-Shamery, K., et al. (2019). Исследование электрохимического механизма полых наносфер Cu 2 MoS 4 для быстрого и стабильного хранения ионов натрия. Adv. Функц. Матер. 29: 1807753. DOI: 10.1002 / adfm.201807753

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, S., Wu, C., Shen, L., Zhu, C., Huang, Y., Xi, K., et al.(2017). Проблемы и перспективы для электродных материалов типа NASICON для перспективных натриево-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 29: 1700431. DOI: 10.1002 / adma.201700431

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, T., Cheng, B., Chen, R., Hu, Y., Lv, H., Zhu, G., et al. (2016). Иерархические тройные карбидные наночастицы / углеродные нанотрубки со вставленными N-легированными углеродными вогнутыми многогранниками для эффективного хранения лития и натрия. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8, 26834–26841.DOI: 10.1021 / acsami.6b08911

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Ю., Ю, X., Ли, З., Пайк, У., и Лу, X. Д. (2016). Иерархические MoS 2 трубчатые структуры с внутренними связями углеродных нанотрубок в качестве высокостабильного анодного материала для литий-ионных аккумуляторов. Sci. Adv. 2: e1600021. DOI: 10.1126 / sciadv.1600021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, З., Ву, Р., Лю, М., Ван, Х., Xu, H., Guo, Y., et al. (2017). Общий синтез двойных углеродных квантовых точек сульфидов металлов в направлении высокоэффективных анодов для натриево-ионных аккумуляторов. Adv. Функц. Матер. 27: ​​1702046. DOI: 10.1002 / adfm.201702046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чо, Э., Сонг, К., Пак, М. Х., Нам, К. В., и Кан, Ю. М. (2016). Цветы SnS 3D с превосходными кинетическими свойствами для анодного использования в натриевых аккумуляторных батареях нового поколения. Малый 12, 2510–2517.DOI: 10.1002 / smll.201503168

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чой, С. Х., и Кан, Ю. К. (2015a). Синергетические композиционные и морфологические эффекты для улучшенных свойств накопления Na + для Ni 3 Co 6 S 8 -восстановленных композитных порошков оксида графена. Наноразмер 7, 6230–6237. DOI: 10.1039 / C5NR00012B

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цой, С.Х., Канг Ю.С. (2015b). Синергетический эффект структуры желточной оболочки и равномерного перемешивания нанокристаллов SnS-MoS 2 для улучшенных возможностей хранения Na-ионов. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7, 24694–24702. DOI: 10.1021 / acsami.5b07093

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чой, С. Х., Ко, Ю. Н., Ли, Дж. К., и Кан, Ю. К. (2015). 3D MoS 2 — графеновые микросферы, состоящие из множества наносфер с превосходными свойствами хранения ионов натрия. Adv. Функц. Матер. 25, 1780–1788. DOI: 10.1002 / adfm.201402428

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Deng, P., Yang, J., He, W., Li, S., Zhou, W., Tang, D., et al. (2018). Наночастицы Sb 2 S 3 с добавлением олова, равномерно привитые на графен, эффективно улучшают характеристики накопления ионов натрия. ChemElectroChem 5, 811–816. DOI: 10.1002 / celc.201800016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донг, С., Ли, К., Ге, X., Ли, З., Мяо, X., и Инь, Л. (2017). ZnS-Sb 2 S 3 @C многогранная структура ядро-двойная оболочка, полученная из металлоорганического каркаса в качестве анодов для высокоэффективных ионно-натриевых батарей. ACS Nano 11, 6474–6482. DOI: 10.1021 / acsnano.7b03321

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ду, Ю., Чжу, X., Чжоу, X., Ху, Л., Дай, З., и Бао, Дж. (2015). Co 3 S 4 пористых нанолистов, внедренных в листы графена в качестве высокоэффективных анодных материалов для хранения лития и натрия. J. Mater. Chem. А 3, 6787–6791. DOI: 10.1039 / C5TA00621J

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуань, Дж., Тан, X., Дай, Х., Ян, Ю., Ву, В., Вэй, X., и др. (2019). Создание безопасных литий-ионных аккумуляторов для электромобилей: обзор. Electrochem. Energy Rev. 3, 1–42. DOI: 10.1007 / s41918-019-00060-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фан, Л., и Ли, X. (2018). Последние достижения в области эффективной защиты анода из металлического натрия. Nano Energy 53, 630–642. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.09.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fan, L., Li, X., Yan, B., Feng, J., Xiong, D., Li, D., et al. (2016). Контролируемая кристалличность SnO 2 эффективно доминирует над характеристиками накопления натрия. Adv. Energy Mater. 6: 1502057. DOI: 10.1002 / aenm.201502057

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fang, G., Wu, Z., Zhou, J., Zhu, C., Cao, X., Lin, T., et al.(2018). Наблюдение псевдоемкостного эффекта и быстрой диффузии ионов в биметаллических сульфидах в качестве перспективного анода натрий-ионной батареи. Adv. Energy Mater. 8: 1703155. DOI: 10.1002 / aenm.201703155

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фанг, Ю., Сяо, Л., Чен, З., Ай, X., Цао, Ю., и Ян, Х. (2018). Последние достижения в области материалов для натриево-ионных аккумуляторов. Electrochem. Энергия. Ред. 1, 294–323. DOI: 10.1007 / s41918-018-0008-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fu, Y., Zhang, Z., Yang, X., Gan, Y., and Chen, W. (2015). Наночастицы ZnS, внедренные в пористые углеродные матрицы в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. RSC Adv. 5, 86941–86944. DOI: 10.1039 / C5RA15108B

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, X., Ван, Дж., Чжан, Д., Адаир, К., Фэн, К., Сун, Н., и др. (2017). Биметаллические сульфидные наноточки с углеродным покрытием / гетероструктура углеродных наностержней, обеспечивающая длительный срок службы литий-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 5, 25625–25631.DOI: 10.1039 / C7TA06849B

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ge, X., Li, Z., and Yin, L. (2017). Металлоорганические каркасы образованы пористыми многогранниками ядро ​​/ оболочка CoP @ C, закрепленными на трехмерных сетках из восстановленного оксида графена в качестве анода для натрий-ионной батареи. Nano Energy 32, 117–124. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2016.11.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гонг Ю., Чжао Дж., Ван Х. и Сюй Дж. (2018). CuCo 2 S 4 / Нанокомпозиты восстановленного оксида графена, синтезированные одностадийным сольвотермическим методом в качестве анодных материалов для натриево-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 292, 895–902. DOI: 10.1016 / j.electacta.2018.09.194

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуан Ю., Се М., Ван З., Цзян Ю., Сяо Г., Ли С. и др. (2018). Кинетика быстрого накопления натрия в фонарном Ti 0,25 Sn 0,75 S 2 , связанных углеродными нанотрубками. Energy Storage Mater. 11, 100–111. DOI: 10.1016 / j.ensm.2017.10.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзя, Х., Dirican, M., Sun, N., Chen, C., Yan, C., Zhu, P., et al. (2018). Усовершенствованный анодный материал ZnSnS 3 @rGO для превосходного накопления ионов натрия и лития со сверхдлительным сроком службы. ChemElectroChem 6, 1183–1191. DOI: 10.1002 / celc.201801333

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jiang, Y., Hu, M., Zhang, D., Yuan, T., Sun, W., Xu, B., et al. (2014). Оксиды переходных металлов для анодов высокоэффективных ионно-натриевых аккумуляторных батарей. Nano Energy 5, 60–66.DOI: 10.1016 / j.nanoen.2014.02.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзинь, Р., Лю, Д., Лю, К., и Лю, Г. (2015). Иерархический NiCo 2 S 4 полых сфер в качестве высокоэффективного анода для литий-ионных батарей. RSC Adv. 5, 84711–84717. DOI: 10.1039 / C5RA14412D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кан В., Ван Ю. и Сюй Дж. (2017). Недавний прогресс в создании слоистых наноструктур из дихалькогенидов металлов в качестве электродов для высокоэффективных натриево-ионных батарей. J. Mater. Chem. А 5, 7667–7690. DOI: 10.1039 / C7TA00003K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kim, H., Lim, E., Jo, C., Yoon, G., Hwang, J., Jeong, S., et al. (2015). Упорядоченно-мезопористый композит Nb 2 O 5 / углерод в качестве материала для вставки натрия. Nano Energy 16, 62–70. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2015.05.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. Х., и Канг, Ю. К. (2017). Желточно-ракушечная структура (Fe 0.5 Ni 0,5 ) 9 S 8 твердые порошки: синтез и применение в качестве анодных материалов для Na-ионных аккумуляторов. Nano Res. 10, 3178–3188. DOI: 10.1007 / s12274-017-1535-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким С.-З., Сео, Д.-Х., Ма, X., Седер, Г., и Канг, К. (2012). Электродные материалы для перезаряжаемых натриево-ионных батарей: потенциальные альтернативы существующим литий-ионным батареям. Adv. Energy Mater. 2, 710–721.DOI: 10.1002 / aenm.201200026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kong, D., Wang, Y., Lim, Y.V, Huang, S., Zhang, J., Liu, B., et al. (2018). Трехмерные иерархические массивы NiMo, богатые дефектами 3 S 4 массивов нанолистов, выращенных на углеродном текстиле для высокоэффективных натриево-ионных батарей и реакции выделения водорода. Nano Energy 49, 460–470. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.04.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Конг, С., Цзинь, З., Лю, Х., Ван, Ю. (2014). Морфологическое влияние графеновых нанолистов на ультратонкие нанолисты CoS и их применение для высокопроизводительных литий-ионных аккумуляторов и фотокатализа. J. Phys. Chem. C 118, 25355–25364. DOI: 10.1021 / jp508698q

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Krengel, M., Hansen, A. L., Kaus, M., Indris, S., Wolff, N., Kienle, L., et al. (2017). CuV 2 S 4 : высокая емкость и стабильный анодный материал для ионно-натриевых батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9, 21283–21291. DOI: 10.1021 / acsami.7b04739

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кунду Д., Талаи Э., Даффорт В. и Назар Л. Ф. (2015). Возникающая химия ионно-натриевых батарей для электрохимического накопления энергии. Angew. Chem. Int. Эд. Англ. 54, 3431–3448. DOI: 10.1002 / anie.201410376

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лай, Ц-Х., Лу, М-У., и Чен, Л. Дж. (2012). Наноструктуры сульфидов металлов: синтез, свойства и применение в преобразовании и хранении энергии. J. Mater. Chem. 22, 19–30. DOI: 10.1039 / C1JM13879K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Л., Пэн, С., Ву, Х. Б., Ю, Л., Мадхави, С., и Лу, X. W. D. (2015). Гибкий квазитвердотельный асимметричный электрохимический конденсатор на основе иерархических пористых нанолистов V 2 O 5 на углеродных нановолокнах. Adv.Energy Mater. 5: 1500753. DOI: 10.1002 / aenm.201500753

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К., Цзяо, К., Фэн, X., Чжао, Ю., Ли, Х., Фэн, К. и др. (2019). Синтез CuCo в одном резервуаре 2 S 4 субмикросфер для высокоэффективных литий- / натрий-ионных аккумуляторов. ChemElectroChem 6, 1558–1566. DOI: 10.1002 / celc.201

9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, С., Ге, П., Цзян, Ф., Шуай, Х., Сюй, В., Jiang, Y., et al. (2019). Продвижение никель-кобальт-сульфида как сверхбыстрых материалов с высоким содержанием натрия: влияние морфологической структуры, фазового развития и свойств границы раздела. Energy Storage Mater. 16, 267–280. DOI: 10.1016 / j.ensm.2018.06.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, X., Ху, Ю., Лю, Дж., Лашингтон, А., Ли, Р., и Сан, X. (2013). Структурно адаптированные графеновые нанолисты в качестве анодов литий-ионных аккумуляторов: понимание, обеспечивающее исключительно высокую производительность хранения лития. Nanoscale 5, 12607–12615. DOI: 10.1039 / c3nr04823c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, X., и Ван, C. (2012). Значительно увеличены циклические характеристики нового анода «самоматрица» NiSnO 3 в литий-ионных батареях. RSC Adv. 2, 6150–6154. DOI: 10.1039 / c2ra20527k

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Ю., Ху, И-С., Ци, X., Ронг, X., Ли, Х., Хуанг, X., и др. (2016).Усовершенствованные натриево-ионные батареи с превосходным недорогим пиролизованным антрацитовым анодом: к практическому применению. Energy Storage Mater. 5, 191–197. DOI: 10.1016 / j.ensm.2016.07.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Ю., Чжэн Ю., Яо Дж., Сяо Дж., Ян Дж. И Сяо С. (2017). Простой синтез собранных из нанокристаллов полых микросфер NiO в форме гнезда с превосходными характеристиками накопления лития. RSC Adv. 7, 31287–31297. DOI: 10.1039 / C7RA05373H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Z., Zhang, L., Ge, X., Li, C., Dong, S., Wang, C., et al. (2017). Пористые микрокубы из CoP / FeP со структурой ядро-оболочка, соединенные восстановленным оксидом графена в качестве высокоэффективных анодов для ионно-натриевых батарей. Nano Energy 32, 494–502. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2017.01.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин Ю., Цю, З., Ли, Д., Уллах, С., Хай, Ю., Синь, Х. и др. (2018).NiS 2 @CoS 2 нанокристаллов, заключенных в углеродные нанокубцы с примесью азота для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов. Energy Storage Mater. 11, 67–74. DOI: 10.1016 / j.ensm.2017.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю X., Хао Й., Шу Дж., Сари, Х. М. К., Лин, Л., Коу, Х. и др. (2019). Двойное легирование восстановленного оксида графена азотом / серой с получением полых наномикрокубов ZnSnS 3 с превосходным хранением натрия. Нано Энергия 57, 414–423. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.12.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, X., Ван, Y., Wang, Z., Zhou, T., Yu, M., Xiu, L., et al. (2017). Достижение сверхдлительного хранения натрия в нанобоксах из аморфного бинарного сульфида кобальта и олова, заключенных в углеродную оболочку с примесью азота. J. Mater. Chem. А 5, 10398–10405. DOI: 10.1039 / C7TA01701D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Х., Чен, Р., Ху, Ю., Ван, X., Ван, Ю., Ма, Л. и др. (2017). Восходящий синтез легированных азотом пористых углеродных каркасов для хранения лития и натрия. Nanoscale 9, 1972–1977. DOI: 10.1039 / C6NR08296C

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Ю., Чжао, К., Чжан, Н., Лей, К., Ли, Ф., и Чен, Дж. (2016). Легкий синтез распылением и высокоэффективное накопление натрия мезопористых микросфер MoS 2 / C. Adv. Функц. Матер. 26, 911–918. DOI: 10.1002 / adfm.201504062

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lv, J., Bai, D., Yang, L., Guo, Y., Yan, H., and Xu, S. (2018). Биметаллические сульфидные наночастицы, заключенные в двойные углеродные наноструктуры в качестве анодов для литий- / натрий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 54, 8909–8912. DOI: 10.1039 / C8CC04318C

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, L., Chen, R., Hu, Y., Zhu, G., Chen, T., Lu, H., et al. (2016). Иерархические пористые богатые азотом углеродные наносферы с высокими и прочными возможностями для хранения лития и натрия. Наноразмер 8, 17911–17918. DOI: 10.1039 / C6NR06307A

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, L., Gao, X., Zhang, W., Yuan, H., Hu, Y., Zhu, G., et al. (2018). Сверхвысокая скорость и сверхдлительная устойчивость натрий-ионных аккумуляторов при циклической работе благодаря морщинистым черным нанолистам диоксида титана с большим количеством кислородных вакансий. Nano Energy 53, 91–96. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.08.043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Maleki Kheimeh Sari, H., и Ли, X. (2019). Управляемая граница раздела катод – электролит Li [Ni 0,8 Co 0,1 Mn 0,1 ] O 2 для литий-ионных аккумуляторов: обзор. Adv. Energy Mater. 9: 1

7. DOI: 10.1002 / aenm.201

7

CrossRef Полный текст

Мэн, X. (2017). Модификации поверхности в атомном масштабе и новые конструкции электродов для высокоэффективных натриево-ионных аккумуляторов посредством осаждения атомных слоев. J. Mater. Chem. А 5, 10127–10149.DOI: 10.1039 / C7TA02742G

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ортис-Виториано Н., Дрюетт Н. Э., Гонсало Э. и Рохо Т. (2017). Высокоэффективные катоды на основе слоистого оксида марганца: решение проблем, связанных с ионно-натриевыми батареями. Energy Environ. Sci. 10, 1051–1074. DOI: 10.1039 / C7EE00566K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ou, X., Cao, L., Liang, X., Zheng, F., Zheng, H. S., Yang, X., et al. (2019). Изготовление SnS 2 / Mn 2 SnS 4 / углеродных гетероструктур для натрий-ионных аккумуляторов с высокой начальной кулоновской эффективностью и циклической стабильностью. ACS Nano 13, 3666–3676. DOI: 10.1021 / acsnano.9b00375

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ou, X., Xiong, X., Zheng, F., Yang, C., Lin, Z., Hu, R., et al. (2016). In situ Дифракция рентгеновских лучей нанолистов NbS 2 в качестве анодного материала для ионно-натриевых батарей. J. Источники энергии 325, 410–416. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2016.06.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паломарес, В., Серрас, П., Вильялуэнга, И., Уэсо, К. Б., Карретеро-Гонсалес, Дж., И Рохо, Т. (2012). Na-ионные батареи, последние достижения и проблемы, связанные с превращением в недорогие системы хранения энергии. Energy Environ. Sci. 5: 5884–5901. DOI: 10.1039 / c2ee02781j

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пумера М., Софер З. и Амбрози А. (2014). Слоистые дихалькогениды переходных металлов для электрохимического производства и хранения энергии. J. Mater. Chem. А 2, 8981–8987.DOI: 10.1039 / C4TA00652F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Путунган, Д. Б., Лин, С. Х., Куо, Дж. Л. (2016). Металлические однослойные политипы VS 2 как потенциальный анод натрий-ионной батареи с помощью неэмпирического поиска случайной структуры. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8, 18754–18762. DOI: 10.1021 / acsami.6b03499

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Qin, W., Chen, T., Lu, T., Chua, D.HC, and Pan, L. (2016a).Слоистые композиты из оксида графена с восстановленным сульфидом никеля, синтезированные с помощью микроволнового метода, в качестве высокоэффективных анодных материалов натрий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 302, 202–209. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2015.10.064

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цинь, В., Ли, Д., Чжан, X., Янь, Д., Ху, Б., и Пань, Л. (2016b). Наночастицы ZnS, встроенные в восстановленный оксид графена, в качестве высокоэффективного анодного материала натрий-ионных аккумуляторов. Электрохим.Acta 191, 435–443. DOI: 10.1016 / j.electacta.2016.01.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Qu, B., Ma, C., Ji, G., Xu, C., Xu, J., Meng, Y. S., et al. (2014). Слоистый композит из восстановленного оксида графена SnS 2 — анодный материал натрий-ионных аккумуляторов с высокой емкостью, быстродействием и длительным сроком службы. Adv. Матер. 26, 3854–3859. DOI: 10.1002 / adma.201306314

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шен, Ф., Луо, В., Дай, Дж., Яо, Ю., Чжу, М., Хитц, Э., и др. (2016). Сверхтолстый мезопористый древесно-угольный анод с низкой извилистостью для высокопроизводительных натриево-ионных батарей. Adv. Energy Mater. 6: 1600377. DOI: 10.1002 / aenm.201600377

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Слейтер, М. Д., Ким, Д., Ли, Э. и Джонсон, К. С. (2013). Натрий-ионные аккумуляторы. Adv. Функц. Матер. 23, 947–958. DOI: 10.1002 / adfm.201200691

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Песня, Ю., Chen, Z., Li, Y., Wang, Q., Fang, F., Zhou, Y-N., Et al. (2017). Высокоскоростная и долговременная циклическая способность NiCo с регулировкой псевдоемкости. 2 S 4 гексагональных нанолистов, полученных путем преобразования пара для хранения лития. J. Mater. Chem. А 5, 9022–9031. DOI: 10.1039 / C7TA01758H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стивенсон Т., Ли З., Олсен Б. и Митлин Д. (2014). Применение в литий-ионных батареях нанокомпозитов дисульфида молибдена (MoS 2 ). Energy Environ. Sci. 7, 209–231. DOI: 10.1039 / C3EE42591F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су Д., Доу С. и Ван Г. (2015). Ультратонкие нанолисты MoS 2 в качестве анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов с превосходными характеристиками. Adv. Energy Mater. 5: 1401205. DOI: 10.1002 / aenm.201401205

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, Х., Джаффер, С., Ю, Х. (2016). Оксиды переходных металлов для натрий-ионных аккумуляторов. Energy Storage Mater. 5, 116–131. DOI: 10.1016 / j.ensm.2016.06.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Su, Z., Liu, J., Li, M., Zhu, Y., Qian, S., Weng, M., et al. (2020). Разработка дефектов в оксидах на основе титана для электрохимических накопителей энергии. Electrochem. Energy Rev 3, 90–147. DOI: 10.1007 / s41918-020-00064-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, К., Цуй, Ю., Ву, Дж., Цюй, Д., Бейкер, А. П., Ма, Ю., и другие. (2017). Тройной наносплав сульфида олова и селена (SnSe 0,5 S 0,5 ) как высокоэффективный анод для литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов. Nano Energy 41, 377–386. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2017.09.052

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Х., Фэн Х. и Ли Дж. (2014). Графен и графеноподобные слоистые дихалькогениды переходных металлов в преобразовании и хранении энергии. Малый 10, 2165–2181. DOI: 10.1002 / smll.201303711

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Т., Су, Д., Шанмукарадж, Д., Рохо, Т., Арман, М., и Ван, Г. (2018). Электродные материалы для натрий-ионных аккумуляторов: соображения о кристаллических структурах и механизмах накопления натрия. Electrochem. Energy Rev. 1, 200–237. DOI: 10.1007 / s41918-018-0009-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вэнь, Ю., Пэн, С., Ван, З., Хао, Дж., Цинь, Т., Лу, С. и др. (2017).Легкий синтез ультратонких нанолепестков NiCo 2 S 4 , вдохновленных цветущими бутонами, для высокопроизводительных суперконденсаторов. J. Mater. Chem. А 5, 7144–7152. DOI: 10.1039 / C7TA01326D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, X., Ли, С., Ван, Б., Лю, Дж., И Ю, М. (2016). NiCo 2 S 4 массивы нанотрубок, выращенные на гибких углеродных пенопластах, легированных азотом, в качестве трехмерных интегрированных анодов без связующего для высокопроизводительных литий-ионных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 4505–4512. DOI: 10.1039 / C5CP07541F

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xia, X., Zhu, C., Luo, J., Zeng, Z., Guan, C., Ng, C.F., et al. (2014). Синтез автономных наномассивов сульфидов металлов посредством реакции анионного обмена и их применение в электрохимическом накоплении энергии. Малый 10, 766–773. DOI: 10.1002 / smll.201302224

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сяо, Дж., Ван, Л., Ян, С., Сяо, Ф., и Ван, С. (2014). Создавайте иерархические электроды из высокопроводящих NiCo 2 S 4 массивов нанотрубок, выращенных на бумаге из углеродного волокна, для создания высокопроизводительных псевдоконденсаторов. Nano Lett. 14, 831–838. DOI: 10.1021 / nl404199v

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сяо, Ю., Ли, С. Х., и Сунь, Ю. К. (2017). Применение сульфидов металлов в ионно-натриевых батареях. Adv. Energy Mater. 7: 1601329.DOI: 10.1002 / aenm.201601329

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, X., Yu, D., Zhou, H., Zhang, L., Xiao, C., Guo, C., et al. (2016). Нанолисты MoS 2 , выращенные на аморфных углеродных нанотрубках для увеличения накопления натрия. J. Mater. Chem. А 4, 4375–4379. DOI: 10.1039 / C6TA00068A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян Б., Ли X., Бай З., Линь Л., Чен Г., Сонг X. и др. (2017). Превосходное накопление натрия в новых наночастицах VO 2 , инкапсулированных в смятый восстановленный оксид графена. J. Mater. Chem. А 5, 4850–4860. DOI: 10.1039 / C6TA10309J

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янь, Й., Инь, И-Х., Го, И-Г., И Ван, Л-Дж. (2014). Иерархически пористый композит углерод / графен в виде сэндвича в качестве высокоэффективного анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов. Adv. Energy Mater. 4: 1301584. DOI: 10.1002 / aenm.201301584

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, К., Лян, X., Оу, X., Чжан, К., Чжэн, Х.С., Zheng, F., et al. (2019). Гетероструктурированный бинарный сульфид в форме нанокубика (SnCo) S 2 , чередующийся с S-легированным графеном, в качестве высокоэффективного анода для современных аккумуляторов Na + . Adv. Функц. Матер. 29: 1807971. DOI: 10.1002 / adfm.201807971

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Дж., Ма, М., Сунь, К., Чжан, Ю., Хуанг, В., и Дун, X. (2015). Гибридные NiCo 2 S 4 @MnO 2 гетероструктуры для электродов высокопроизводительных суперконденсаторов. J. Mater. Chem. А 3, 1258–1264. DOI: 10.1039 / C4TA05747C

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юн Д. Х., Штауфер С. К., Сяо П., Парк Х., Нам Й., Долокан А. и др. (2016). Простой синтез композитов нанокристаллического сульфида олова / восстановленного оксида графена, легированного азотом, в качестве анодов литий-ионных аккумуляторов. ACS Nano 10, 10778–10788. DOI: 10.1021 / acsnano.6b04214

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю, Д.J., Yuan, Y.F., Zhang, D., Yin, S.M., Lin, J.X., Rong, Z., et al. (2016). Массив никель-кобальт-сульфидных нанотрубок на никелевой пене в качестве анодного материала для современных литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 198, 280–286. DOI: 10.1016 / j.electacta.2016.01.189

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю. Л., Чен Г. З. (2020). Супераккумуляторы как высокоэффективные электрохимические накопители энергии. Electrochem. Energy Rev 3, 85–89. DOI: 10.1007 / s41918-020-00063-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю, Н., Чжу, М.К., и Чен, Д. (2015). Гибкие твердотельные асимметричные суперконденсаторы с трехмерными электродами из CoSe 2 / углеродная ткань. J. Mater. Chem. А 3, 7910–7918. DOI: 10.1039 / C5TA00725A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю., X. Y., и Дэвид Лу, X. W. (2018). Смешанные сульфиды металлов для электрохимического накопления и преобразования энергии. Adv. Energy Mater. 8: 1701592. DOI: 10.1002 / aenm.201701592

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю, Х-У., Ю., Л., и Лу, X. W. D. (2016). Полые наноструктуры сульфидов металлов для электрохимического накопления энергии. Adv. Energy Mater. 6: 1501333. DOI: 10.1002 / aenm.201501333

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, K., Park, M., Zhou, L., Lee, G.H., Shin, J., Hu, Z., et al. (2016). Легированные кобальтом наносферы FeS 2 с полной растворимостью в твердых веществах в качестве высокоэффективного анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов. Angew. Chem. Int. Эд. Англ. 55, 12822–12826.DOI: 10.1002 / anie.201607469

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, К., Сунь, Ю., Чжан, В., Го, Дж., И Чжан, X. (2019). VMo с межслойным расширением 2 S 4 нанолистов на RGO для быстрого и быстрого хранения лития и натрия. J. Alloys Compd. 772, 178–185. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2018.09.082

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, L., Wu, H. B., Yan, Y., Wang, X., and Lou, X. W. (2014).Иерархические микробоксы MoS 2 , построенные из нанолистов с улучшенными электрохимическими свойствами для хранения лития и расщепления воды. Energy Environ. Sci. 7, 3302–3306. DOI: 10.1039 / C4EE01932F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, Y., Wang, P., Yin, Y., Zhang, X., Fan, L., Zhang, N., et al. (2019). Гетероструктурированные полые нанобоксы SnS-ZnS @ C, залитые в графен, для высокоэффективных литиевых и ионно-натриевых батарей. Chem. Англ.J. 356, 1042–1051. DOI: 10.1016 / j.cej.2018.09.131

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан З., Ли З. и Инь Л. (2018). Полая призма NiCo 2 S 4 , соединенная между собой восстановленным оксидом графена, как высокоэффективный анодный материал для натриевых и литий-ионных батарей. N. J. Chem. 42, 1467–1476. DOI: 10.1039 / C7NJ03581K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, Ю., и Мантирам, А. (2015).Bi 0,94 Sb 1,06 S 3 кластерные аноды с наностержнями для натрий-ионных аккумуляторов: повышенная обратимость за счет синергетического эффекта твердого раствора Bi 2 S 3 -Sb 2 S 3 . Chem. Матер. 27, 6139–6145. DOI: 10.1021 / acs.chemmater.5b02833

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zheng, P., Dai, Z., Zhang, Y., Dinh, K. N., Zheng, Y., Fan, H., et al. (2017). Масштабируемый синтез графеновых композитов, легированных SnS 2 / S, для создания превосходных Li / Na-ионных аккумуляторов. Наноразмер 9, 14820–14825. DOI: 10.1039 / C7NR06044K

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжун, Дж., Сяо, X., Чжан, Ю., Чжан, Н., Чен, М., Фань, X., и др. (2019). Рациональная конструкция композита Sn-Sb-S со структурой, напоминающей гортензию, в качестве перспективного анодного материала для натриево-ионных аккумуляторов. J. Alloys Compd. 793, 620–626. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2019.04.232

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжоу, Дж., Цинь, Дж., Го, Л., Чжао, Н., Ши, К., и Лю, Э. З. (2016). Масштабируемый синтез высококачественных нанолистов из дихалькогенидов переходных металлов и их применение в качестве анодов натрий-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 4, 17370–17380. DOI: 10.1039 / C6TA07425A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжоу, К., Лю, Л., Хуанг, З., И, Л., Ван, X., и Цао, Г. (2016). Co 3 S 4 @ полианилиновые нанотрубки в качестве высокоэффективных анодных материалов для ионно-натриевых батарей. J. Mater. Chem. А 4, 5505–5516. DOI: 10.1039 / C6TA01497F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhu, Y., Nie, P., Shen, L., Dong, S., Sheng, Q., Li, H., et al. (2015). Высокая производительность и превосходная циклическая стабильность подобного цветку анода Sb 2 S 3 для ионно-натриевых батарей большой емкости. Наноразмер 7, 3309–3315. DOI: 10.1039 / C4NR05242K

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Присоединится: медь и алюминий

Сварка трением стала лучшим выбором для компаний, желающих соединить разнородные металлы.Поскольку сварка трением — это процесс соединения в твердом состоянии, который не требует плавления, он позволяет склеивать два металла, таких как медь и алюминий, что может быть невозможно соединить с помощью более традиционных методов сварки.

При использовании таких процессов сварки плавлением, как MIG и TIG, соединение разнородных металлов может оказаться сложной задачей, поскольку они часто существенно различаются по составу, а также физическим, механическим и металлургическим свойствам.

Медь и алюминий имеют совершенно разные температуры плавления.Медь имеет температуру плавления 1984 ° F; Алюминий имеет температуру плавления 1221 ° F. Это означает, что если вы соедините два материала с помощью процессов плавления, вы рискуете перегреться и ослабить алюминий. Фактически, с процессами плавления вы всегда будете изменять свойства материала одного или обоих материалов из-за плавления. Несмотря на то, что это иногда делается в промышленности, сварка TIG алюминия с медью не считается жизнеспособным процессом.

Итак, как нам более эффективно соединить эти два материала?

Сварка трением — наиболее эффективная из имеющихся технологий биметаллического соединения.При сварке трением сварные швы имеют кованое качество, а материалы пластифицируются, а не расплавляются, что создает более прочные сварные швы, чем процессы плавления. Кроме того, правильно выполненный сварной шов трением не вызовет гальванической коррозии, также известной как биметаллическая коррозия, вокруг соединения.

Вот три распространенных способа сварки трением комбинаций меди с алюминием:

1. Линейная сварка трением медно-алюминиевой пластины теплообменника


Используя линейную сварку трением, MTI соединяет медь с алюминием, формируя пластины теплообменника для транспортных средств.В то время как медь передает тепло быстрее, чем почти любой другой металл, медь не очень хорошо или очень жестко крепится к другим поверхностям. Итак, медь приваривается к алюминию, что позволяет использовать алюминий в качестве монтажной поверхности.

2. Сварка трением медных и алюминиевых электрических компонентов при вращении


MTI использует ротационную сварку трением для соединения алюминиевых сплавов с медными сплавами для электрических соединителей. Таким образом, мы получаем преимущества теплопередачи меди в сочетании с экономией алюминия.

3. Сварка трением медных и алюминиевых кабелей аккумуляторных батарей


MTI также использует ротационную сварку трением для соединения меди с алюминием в кабелях аккумуляторных батарей. В этом случае медь и алюминий идеально подходят по разным причинам. Медь обеспечивает высокую электропроводность при небольшом сопротивлении, в то время как алюминий — гораздо более легкий металл. Заменяя алюминий на более тяжелые металлы, когда это применимо, мы можем снизить вес конечного автомобиля, что называется облегчением.Вот почему сочетание алюминия с другими материалами стало критически важным аспектом автомобильного производства.

Другие биметаллические комбинации

Загляните в наш Центр решений вместе с Дуэйном Нойербургом из MTI, чтобы увидеть некоторые из других популярных биметаллических комбинаций MTI и узнать, почему переход на биметаллическую деталь может сэкономить время и деньги компании:

Почему MTI

MTI имеет многолетний опыт работы с биметаллическими приложениями. Наш главный металлург с более чем 30-летним опытом работы вместе с инженерами-технологами разрабатывает технологию сварки.Как специалисты по сварке трением, MTI обладает знаниями, ноу-хау и сертификатами качества для решения ваших производственных проблем, а также имеет более чем 300-летний опыт комбинированной сварки трением. Мы построим машину, которая сделает вашу деталь, мы сделаем деталь для вас или поможем сделать вашу деталь еще лучше.

Ошибка 404 | Manz AG

Имя

Страна (необязательно) Пожалуйста chooseAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegowinaBotswanaBrasilBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral Африканских RepublicChadChileChristmas IslandColumbiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCote г IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreat BritainGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKoreaKuwaitKyrgyzstanLao Народная Democr.Rep.LatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Арабского JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarianna IslandsMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldoviaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Новая GuineaParaguayPeoples Республика ChinaPeruPhilippinesPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic Южной AfricaReunionRomaniaRussiaRwandaSaint Китс и NevisSaint LuciaSamoaSan MarinoSao Тома и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSpainSri LankaSt.Елена Пьер и Микелон Винсент / GrenadinesSudanSurinameSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Арабские RepublicTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTogoTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские EmiratesUnited Штаты AmericaUruguayUzbekistanVanuatuVatican города StateVenezuelaViet NamVirgin IslandsVirgin острова (Британские) YemenZambiaZimbabwe

15–300 мм биметаллическое сверло для кольцевой пилы из быстрорежущей стали Алюминиевая железная труба Дерево Металлорежущие сверла Сверла для электроинструментов и пневматических инструментов Дом и сад

Биметаллическая кольцевая пила из быстрорежущей стали, 15-300 мм Резак по металлу 15–300 мм биметаллическое сверло для кольцевой пилы из быстрорежущей стали алюминий, 35 мм, 38 мм, 40 мм, 42 мм, 45 мм, 48 мм, 50 мм, 53 мм, 55 мм, 60 мм, 65 мм, 70 мм, 75 мм, 80 мм, 85 мм, 90 мм, 95 мм, 100 мм , 105 мм, 110 мм, 115 мм, 120 мм, 125 мм, 130 мм, 135 мм, 140 мм, 145 мм, 150 мм, 155 мм, 160 мм, 165 мм, 170 мм, 180 мм, 185 мм, 190 мм, 195 мм, 200 мм, 205 мм, 210 мм, 215 мм, 220 мм, 225 мм, 230 мм , 240 мм, 245 мм, 250 мм, 255 мм, 260 мм, 270 мм, 275 мм, 280 мм, 285 мм, 290 мм, 295 мм, 300 мм, Доступны размеры от 15 мм до 300 мм, 15 мм, 16 мм, 17 мм, 18 мм, 19 мм, 20 мм, 21 мм, 22 мм, 23 мм, 24 мм, 25 мм, 26 мм, 28 мм, 30 мм, 32 мм, покупка сейчас гарантирована, дешевые хорошие товары, быстрая доставка по каждому заказу, покупайте новейшую моду и стиль жизни в Интернете., 15мм-300мм биметаллический HSS сверло с отверстиями для резки алюминия, железной трубы, дерева и металла.






295 мм, 230 мм, 30 мм, 25 мм, 220 мм, 32 мм, 22 мм, 130 мм, 165 мм, 275 мм, 50 мм, 190 мм, 100 мм, 150 мм, 280 мм, 145 мм, 225 мм, неоткрытый, 17 мм, 60 мм, от 15 мм до 300 мм . 15 мм, 115 мм, 42 мм, 48 мм, 15 мм-300 мм биметаллическая HSS кольцевая пила, сверло для алюминиевых железных труб, резак по дереву и металлу. Доступны в размерах. 255 мм, 65 мм, 210 мм, 40 мм, 85 мм, 26 мм, 135 мм, 185 мм, 19 мм, 200 мм, 110 мм, 240 мм, 155 мм, 28 мм, 70 мм, 21 мм, 38 мм, неповрежденный товар в оригинальной упаковке (если применима упаковка).Упаковка должна быть такой же, как в розничном магазине. 140 мм, 55 мм, 23 мм, например, коробка без надписи или полиэтиленовый пакет. См. Список продавца для получения полной информации. См. Все определения условий : Бренд: Небрендированные / универсальные , Модель: : Биметаллическая кольцевая пила HSS M42 : MPN: : Не применяется , Тип: : Сверло : Страна / регион производства: : Китай , Материал: : HSS Bi- Металл : Применение: : Алюминий , 。. 35 мм, 260 мм, 45 мм, 105 мм, 215 мм, 95 мм, 80 мм, 170 мм, 75 мм, 270 мм, 53 мм, 180 мм, 16 мм, 205 мм, 300 мм.. Состояние: Новое: Абсолютно новое. 120 мм, неиспользованные, 24 мм, 18 мм, 285 мм, 290 мм, 250 мм, 195 мм, 90 мм, 20 мм, если товар не изготовлен вручную или не был упакован производителем в нерызничную упаковку. 160 мм, 125 мм, 245 мм.

15-300 мм биметаллическая кольцевая пила из быстрорежущей стали, сверло для алюминиевой железной трубы, резак по дереву и металлу






Одежда с подогревом Airer 3 Доступна опция Вешалка для полотенец БЕСПЛАТНАЯ доставка на следующий день, персонализированный Word Art Подарок на день рождения с принтом Nan Nana Gran Grandma GRANDSON, ASUS X401A / Acer Dell 14-дюймовый чехол для сумки для ноутбука Чехол для 14 человек.1 «HP Envy4. Белый олеандр Растение Цветы Легко выращивать Дома Ландшафтные растения Двор Сад. 50 или 100 штук Черный 1» круглая бумага конфетти для карточек, Биметаллическая пила из быстрорежущей стали (HSS) 15–300 мм Алюминиевая железная труба Резак по дереву по металлу , 1 Пересадка рассады ПУНКТ № REG9 СТАРТЕР РАЗМЕРА 1 ГАЛЛОНА American Holly Tree. Зона 51 Чужой наклейки без пузырей, сладкая дыня Сакаты 20 семян. Свежие гибридные семена томатов сальсы. Подробная информация о Little Key Lime Manual Juicer Squeezer Strainer Cast Aluminium Product From Me…, Биметаллическая кольцевая пила из быстрорежущей стали, 15–300 мм, алюминиевая железная труба, резак по дереву по металлу , 4 знака Персонализированный знак Princess Parking Only Розовый ДОБАВИТЬ ИМЕНА КАЖДОМУ. Подробная информация о Санта-деревенском рождественском 17-дюймовом фетровом чулке. New Vintage USA Wessel 8318E Hammered Colonial Die Cast 3 «House Number» 6 «.440 страниц Tan Brown США Подробная информация о новогоднем дневнике размера A5 с магнитной застежкой, Orchid Vanda Gordon Dillon x Katmea near spike Exotic Tropical Plants, Биметаллическое сверло из быстрорежущей стали, биметаллическая HSS, сверло с отверстиями для резки алюминия, железная труба, резак по дереву и металлу ,


15-300 мм биметаллическое сверло для сверлильной пилы из быстрорежущей стали, алюминиевая железная труба, резак по дереву по металлу

15-300 мм биметаллическая кольцевая пила из быстрорежущей стали, сверло для алюминиевой железной трубы, резак по дереву и металлу

Биметаллическое сверло для кольцевой пилы из быстрорежущей стали, 15-300 мм Алюминиевая железная труба Резак по дереву по металлу, Резак по дереву и металлу Биметаллическое сверло из быстрорежущей стали (HSS) 15-300 мм Алюминиевая железная труба, 15-300 мм биметаллическое сверло из быстрорежущей стали Алюминиевый утюг Резак по дереву для труб.

Мощные литий-селеновые батареи с атомарным кобальтовым электрокатализатором в полом углеродном катоде

Синтез и характеристика

Стратегия синтеза PS @ ZIF схематически изображена на рис. 1. После смешивания сфер PS, модифицированных PVP, с нитратом цинка , нитрат кобальта и 2-метилимидазолат последовательно в растворе метанола при комнатной температуре, на поверхности сфер PS образуются частицы PS @ ZIF и небольшие кластеры ZnCo-ZIF.Были получены три образца с мольными отношениями Zn / Co 20: 1, 21: 0 и 17: 4, обозначенных как PS @ ZIF-1, PS @ ZIF-2 и PS @ ZIF-3 соответственно. Рост частиц ZIF на поверхности сфер PS определяется межфазной реакцией между субстратом и поверхностно-активным веществом. Поливинилпирролидон (ПВП) играет важную роль в однородном росте частиц ЗИФ на поверхности сфер ПС. Чтобы улучшить электростатические силы и обеспечить достаточное количество координационных центров для равномерной адсорбции ионов металлов, отрицательно заряженные сферы PS сначала обогащаются молекулами PVP.Амидные карбонильные группы ПВП могут полностью координироваться с ионами металлов через химические связи и позволяют достичь покрытия ZIF на поверхности сфер PS 31 . Как показано на дополнительном рис. 1а, размер частиц полученного PS @ ZIF-1 составляет около 700 нм, а размер частиц ZIF с полиэдрической структурой на поверхности сфер PS составляет ~ 200 нм. Результат XRD для PS @ ZIF-1, показанный на дополнительном рис. 2, хорошо согласуется с результатами для биметаллических ZnCo-ZIF в исходном состоянии 32 , подтверждая образование биметаллических структур ZIF.Эта стратегия роста может быть расширена до изготовления других типов ZIF с другими размерами и компонентами. СЭМ-изображения и дифрактограммы на дополнительном рис. 3 показывают успешное приготовление rGO @ ZIF и MnO 2 @ZIF. Исходные материалы ПС @ ЗИФ были преобразованы в углеродные нанокомпозиты с помощью одностадийного пиролиза. Шаблон PS был удален in situ путем испарения с образованием полой морфологии при 700 ° C в атмосфере N 2 . Из-за состава и размера кобальта в трех продуктах полученные углеродные материалы обозначаются как одиночный атом Co / легированный азотом полый пористый углерод (Co SA -HC), легированный азотом полый углерод (HC) и наночастицы кобальта / легированный азотом полый пористый углерод (Co NP -HC) соответственно.В предыдущих отчетах материалы с полой структурой показали отличные электрохимические характеристики при хранении энергии из-за больших внутренних пустот, большой площади поверхности и укороченной длины переноса массы / заряда 33,34,35,36,37 . Как показано на СЭМ-изображении (дополнительный рис. 4), были получены частицы Co SA -HC с уменьшенным размером полиэдрической частицы ZIF ~ 130 нм. Изображения с помощью просвечивающей электронной микроскопии (HAADF-STEM) в кольцевом темном поле с большим углом наклона (рис. 2а) (рис.2b) также подтвердил полый характер полученных углеродных материалов и отсутствие агрегатов кобальта, предполагая, что наночастицы кобальта равномерно закреплены на углеродной матрице. Изображения с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) были получены для определения элементного распределения кобальта, азота, кислорода и углерода. Как показано на рис. 2с, элементы равномерно распределены по всему углеродному каркасу. Из изображений HAADF-STEM с исправленными аберрациями на рис. 2d и дополнительном рис.5 можно обнаружить яркие точки высокой плотности (выделенные красными кружками), свидетельствующие об образовании атомарного кобальта. Образование атомно-диспергированных катализаторов Co было приписано восстановлению ионов Co карбонизированными органическими линкерами с испарением элементарного Zn во время процесса прокаливания 28,38 . Изображения ПЭМ на дополнительном рисунке 6 и дополнительном рисунке 7 показывают, что образование частиц HC и частиц Co NP -HC из пиролизованных биметаллических ZnCo-ZIF с молярными отношениями Zn / Co 21: 0 и 17: 4.Обнаружено, что расстояние между соседними атомами Co может быть увеличено за счет введения разновидностей цинка, достигая контролируемого синтеза различных степеней агрегации атомарного Co.

Рис. 2: Типичные изображения электронной микроскопии.

a изображение TEM, b изображение HAADF, c изображение сопоставления элементов STEM, d HAADF-STEM с исправленной аберрацией и увеличенные изображения Co SA -HC.

Измерение дифракции рентгеновских лучей (XRD) было выполнено для исследования фазовой структуры частиц Co SA -HC, HC и Co NP -HC (дополнительный рис.8). Пики около 26,8 ° и 44,1 ° на рентгенограмме частиц Co SA -HC и HC соответствуют плоскостям (002) и (100) графитового углерода. После увеличения содержания кобальта в частицах Co NP -HC вновь образованные пики наблюдаются при 44,6 °, 51,9 ° и 76,7 °, которые можно отнести к кубическому металлическому кобальту (JCPDS 15-0806). Затем исследовали пористость частиц Co SA -HC с помощью анализа адсорбции-десорбции азота. Co SA -HC отображает смешанные изотермы типа I и IV (дополнительный рис.9а). Резкое увеличение адсорбции в области низкого давления указывает на то, что наличие обильных микропор и петли гистерезиса в области среднего давления происходит от мезопор с углеродным каркасом. Затем анализировали распределение пор по размерам частиц Co SA -HC на основе изотерм (дополнительный рис. 9b), которые показывают пики с центрами на 1, 17 и 35 нм. Площадь поверхности Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ), полученная на основе вышеупомянутой изотермы адсорбции Co SA -HC, HC и Co NP -HC, составляет 221, 265 и 136 м 2 г −1 соответственно.Степень графитации углеродного материала может быть охарактеризована значением I D / I G ( I D и I G представляет собой интенсивность комбинационного рассеяния света D- и G- полосы углеродных материалов) в спектрах комбинационного рассеяния света (дополнительный рис.10). Соотношения для Co SA, -HC, HC и Co NP -HC составляли 0,99, 1,00 и 1,01, соответственно, что указывает на схожие графитовые структуры в этих трех гибридах. Это позволяет исключить влияние углеродных носителей на электрохимические характеристики, позволяя вместо этого сосредоточиться на различиях в размере и конфигурации частиц Co.

Инкапсуляцию селена в углеродные частицы проводили при 300 ° C в атмосфере Ar, чтобы способствовать проникновению Se в микропористые углеродные кластеры. Полученные селен-углеродные композиты обозначены как Se @ Co SA -HC, Se @ HC и Se @ Co NP -HC соответственно. Для получения высокого содержания селена в композиционных материалах порошки селена смешивали с частицами УВ в массовом соотношении 1: 3 соответственно. СЭМ-изображения (дополнительный рис. 11а) и ПЭМ-изображения (дополнительный рис.11b) полученного композиционного материала на основе селена (Se @ Co SA -HC) выявило формирование структуры с уменьшенным размером. Изображения HAADF-STEM и EDS на дополнительном рис. 11c предполагают, что атомы Se равномерно распределены по всей полой углеродной микроструктуре. Пики дифракции Se на дополнительном рисунке 12 соответствуют тригональной кристаллической структуре (JCPDS 06-0362), а рентгенограмма Se @ Co SA -HC (дополнительный рисунок 12) указывает на успешное включение Se в углеродную матрицу HC. .После процесса селенизации кристалличность селена низкая, что можно объяснить превращением тригонального Se в аморфный Se с образованием селена низкой упорядоченности и успешным удержанием в углеродной матрице 7,8,9 . Содержание Se в Se @ Co SA -HC, Se @ HC, Se @ Co NP -HC и Se @ Co SA -HC с высокой загрузкой Se было определено как 57, 55, 57 и 73 мас. %, соответственно, с помощью термогравиметрического анализа (ТГА) (дополнительный рис.13).

Анализ атомной структуры

Измерения XPS также использовались для изучения химической среды частиц Co SA -HC. Спектр XPS высокого разрешения C 1 s частиц Co SA -HC показан на дополнительном рисунке 14 и может быть разделен на четыре отдельных пика, соответствующих C – C (284,8 эВ), C – N (286,2 эВ), C – O (287,8 эВ) и C = O (289,3 эВ) 39,40 . В спектре Co 2p высокого разрешения (рис. 3a) развернутые пики при 781,4 и 796 эВ.6 эВ можно приписать Co 2p 3/2 и Co 2p 1/2 орбиталям частиц Co 2+ , а пики при 780,0 эВ и 795,5 эВ соответствуют Co 2p 3/2 и Co 2p. 1/2 орбиталей Co 3+ видов 28,38 . Пики при 784,6 и 802,8 эВ являются сателлитными пиками, которые можно приписать встряхивающему возбуждению высокоспиновых ионов Co 2+ 36 . Спектр N 1 s на рис. 3b можно разложить на четыре пика, расположенных на 398.6, 399,3, 400,7 и 401,8 эВ, соответствующие пиридиновому N, Co – N, пиррольному N и четвертичному N, соответственно 41,42,43 . Для исследования химического состояния и координационного окружения атомов Co в частицах Co SA -HC были проведены измерения структуры ближнего края поглощения рентгеновских лучей (XANES) и расширенные измерения тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей (EXAFS). Как показано в спектрах XANES (рис. 3c), сравнение энергии адсорбции вблизи края с эталонным фталоцианином кобальта (CoPc) и фольгой Co предполагает, что одиночные атомы Co в частицах Co SA -HC заряжены положительно, что согласуется с хорошо с предыдущими результатами 38,44 .Кроме того, из EXAFS-спектров трех образцов (рис. 3d) для CoPc можно наблюдать главный пик при ~ 1,48 Å, который обычно приписывается тетраэдрической координации Co – N (Co – N 4 ) 44 . Координационный пик Co – N смещается в низкое положение R на 1,43 Å в частицах HC, показывая небольшое изменение координации Co – N. По сравнению со спектрами частиц HC и фольги Co, пик Co-Co около 2,1 Å не наблюдается в частицах Co SA -HC, что указывает на атомно-диспергированные одиночные атомы Co 45,46 .Кроме того, согласно параметрам подгонки, приведенным в дополнительной таблице 1, координационное число Co – N частиц Co SA -HC составляет 3,3, что означает, что взаимодействие Co – N внутри частиц HC состоит из тридентата Co – N (Co– N 3 ) и тетраэдрической (Co – N 4 ) координации. Анализ методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) частиц Co SA -HC показывает, что содержание кобальта составляет ~ 1,3%.

Фиг.3: Структурный анализ частиц Co SA -HC.

a Co 2p и b N 1 с XPS-спектры частиц Co SA -HC, c Co XANES-спектры и d Фурье-спектры EXAFS Co SA -HC, Co фольга и Co фталоцианин (CoPc).

Электрохимические характеристики

На рисунке 4a показаны кривые циклической вольтамперограммы (CV) первых трех циклов электродов Se @ Co SA -HC при скорости сканирования 0.1 мВ / с между 1,0 В и 3,0 В. Во время первого процесса разряда наблюдаются два пика при 1,74 и 1,78 В, которые могут быть связаны с литиированием различных молекул Se в композитах Se @ Co SA -HC. 47,48 . Однако эти два пика исчезают во втором процессе разряда одновременно с появлением двух пиков восстановления при примерно 1,81 и 2,02 В, возникающих в результате электрохимической активации электрода Se @ Co SA -HC во время процесса литирования 16 , 49 .Во время процесса зарядки имеется только один анодный пик при 2,07 В во всех циклах, и этот пик остается стабильным во время следующих циклов литирования / делитирования. Кривые CV после второго цикла перекрываются, демонстрируя хорошую электрохимическую стабильность электродов Se @ Co SA -HC. Как показано на дополнительном рисунке 15, кривые CV после 10-го и 100-го цикла очень хорошо перекрываются при более высокой скорости сканирования 2,0 мВ / с. На вставке к рис. 4а показаны профили напряжения гальваностатического разряда-заряда второго цикла Se @ Co SA -HC при плотности тока 0.1 C. Процессы разряда и заряда демонстрируют стабильные плато напряжения около 2,0 В, что согласуется с характеристическими пиками на кривых CV. Удельная емкость электродов Se @ Co SA -HC при различных плотностях тока в зависимости от номера цикла (от второго цикла) представлена ​​на дополнительном рисунке 16a. Электроды Se @ Co SA -HC демонстрируют высокую удельную емкость 613, 579, 569, 548, 516, 467, 427, 385 и 311 мА ч г -1 при плотностях тока 0.1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 20 и 50 C соответственно, что выше, чем у Se @ HC и Se @ Co NP -HC (дополнительный рис. 16b). Когда скорость тока была возвращена к 1 ° C, все еще могла быть достигнута высокая разрядная емкость 537 мА · ч g -1 практически без ухудшения емкости, что свидетельствует о превосходной стабильности катодов Se @ Co SA -HC. На дополнительном рисунке 17 показаны профили разряда и заряда Se @ Co SA -HC, Se @ HC и Se @ Co NP -HC при различных скоростях и циклах.Это указывает на то, что как процессы разряда, так и процессы заряда демонстрируют стабильные плато напряжения около 2,0 В. По сравнению с электродами Se / rGO и Se / MnO 2 (дополнительный рис. 18), катоды Se @ Co SA -HC демонстрируют более высокую электрохимическую скорость. производительность в основном из-за улучшенной проводящей сети, о которой ранее сообщалось при использовании электродов на основе rGO для Li-Se аккумуляторов 50 . Дополнительный рисунок 19 демонстрирует быстродействие неселенированного электрода из Co SA -HC при различных плотностях тока, начиная с 0.От 1 до 5 C. Он показывает гораздо более низкую удельную емкость 43 мА ч г -1 при 0,1 C. Это указывает на то, что вклад емкости только от матрицы Co SA -HC в Se @ Co SA — Композит HC незначителен. Эта превосходная производительность превосходит показатели заявленных материалов на основе селена, особенно при высоких скоростях (рис. 4b и дополнительная таблица 2) 9,12,49,51,52 .

Рис. 4: Литий-ионные свойства катода Se @ Co SA -HC.

a CV-кривые Se @ Co SA -HC при скорости сканирования 0.1 мВ / с (первые три цикла) (вставка: профили напряжения разряда-заряда Se @ Co SA -HC при 0,1 C). b Скоростная способность Se @ Co SA -HC по сравнению с другими известными электродами на основе Se для Li-Se батареи. c Циклические характеристики и кулоновский КПД при 0,1 C для 100 циклов и затем 0,5 C для 1700 циклов. d Длительные циклы и кулоновский КПД при 50 ° C в течение 5000 циклов.

На рис. 4c, d показана циклическая стабильность катода Se @ Co SA -HC.После 100 циклов при плотности тока 0,1 C (рис. 4c) катоды Se @ Co SA -HC показали высокую обратимую емкость 563 мА · ч г -1 с сохранением емкости 94%. На рисунке 4c также показаны циклические характеристики Se @ Co SA -HC при плотности тока 0,5 C. Большая обратимая удельная емкость 457 мА · ч g -1 была получена после 1700 циклов. Чтобы подчеркнуть роль атомарного Co, также была протестирована циклическая стабильность катодов Se @ HC и Se @ Co NP -HC, как показано на дополнительном рис.20, что указывает на лучшее сохранение емкости Se @ Co SA -HC. Кроме того, на дополнительном рис. 21 показана циклическая характеристика катода Se @ Co SA -HC с высокой поверхностной загрузкой селена около 5 мг / см -2 при 0,2 ° C в течение 100 циклов, демонстрируя стабильную циклируемость и высокую емкость. Когда массовая доля селена в композиционных материалах была увеличена до 73%, полученные катоды Se @ Co SA -HC с высокой загрузкой Se выдавали 242 мА ч г -1 при 0.2 ° C после 100 циклов и 220 мА ч g -1 при 0,5 ° C после 100 циклов (дополнительный рисунок 22). Как показано на дополнительном рисунке 23, композитный катод Se @ Co SA -HC работал в течение 1500 циклов при 5 ° C с уменьшением емкости всего 0,015% за цикл с 10-го по 1500-й цикл, а также кулоновский КПД почти 100%, что свидетельствует о достаточно стабильном увеличенном сроке службы. Более того, чтобы дополнительно продемонстрировать длительный срок службы Li-Se батареи, длительный срок службы при высокой температуре 20 ° C (дополнительный рис.24) и 50 ° C (рис. 4d). Электроды Se @ Co SA -HC показали выдающуюся емкость 237 мА ч г -1 после 2500 циклов со снижением емкости 0,015% за цикл при плотности тока 20 C и 267 мА ч г -1 после 5000 циклов. циклы со снижением емкости 0,0067% за цикл при плотности тока 50 ° C, и оба имеют почти 100% кулоновский КПД. Насколько нам известно, о такой чрезвычайно хорошей циклической стабильности Li-Se батарей, особенно при высоких токах, таких как 50 C в течение 5000 циклов, ранее не сообщалось 9,12,49,51,52 .

Для дальнейшего уточнения электрохимических процессов в электродах Se @ Co SA -HC после первого цикла разряд-заряд при 3,0 В были проведены измерения XPS. По сравнению с чистым Co SA -HC, имеется новый пик при 290,5 эВ в XPS-спектре C 1 s для электродов Se @ Co SA -HC, как показано на дополнительном рисунке 25a. Этот пик был обнаружен после первого цикла разряд-заряд до 3,0 В, что указывает на образование связей C – Se 7,47,53 .Этот пик, вероятно, можно приписать сильному взаимодействию между молекулой Se и углеродным каркасом или взаимодействию между частицами Se и карбонильной группой 7 . Пики с центрами при 55,6 и 56,3 эВ в спектре Se 3d XPS на дополнительном рис. 25b приписываются Se 3d 5/2 и Se 3d 3/2 соответственно. Кроме того, широкий пик, расположенный при 59,6 эВ, приписывается связи C – Se 7,47,53 , что согласуется с результатами C1s XPS-спектров высокого разрешения.Только один пик может быть восстановлен из спектра N 1s на дополнительном рисунке 25c. Это пик, расположенный при 400,0 эВ, что соответствует пирролу N.

Чтобы понять отличную скоростную способность Se @ Co SA -HC в Li-Se батареях, электрохимическая кинетика была исследована путем измерения CV с различной скоростью сканирования. от 0,1 мВ / с до 0,5 мВ / с. Как показано на рис. 5а, есть два катодных пика (обозначенных как R1 и R2), относящиеся к двум последовательным реакциям при 0,1 мВ / с. При увеличении скорости сканирования до 0.5 мВ / с пик R1 становится доминирующим, тогда как интенсивность пика R2 относительно мала. При скорости сканирования 0,5 мВ / с пик R2 на ВАХ практически исчезает. Для дальнейшего анализа разницы в кинетике текущие изменения скорости сканирования могут быть проанализированы как log ( i ) = log ( a ) + b log ( v ), где i и v — это пиковый ток и скорость сканирования, а a и b — производные параметры 54 .Кинетику реакции можно проанализировать с помощью значений b. Когда значение b достигает примерно 0,5, во время электрохимических реакций происходит процесс, ограниченный диффузией. Электрохимическое поведение является процессом с ограниченным интерфейсом и более емкостным, тогда значение b ближе к 1, что указывает на более быстрые кинетические процессы 55 . Как показано на рис. 5b, аппроксимирующая кривая представляет собой почти линейную зависимость, и значение наклона пика R1, значение наклона пика R2, значение наклона пика O рассчитываются как 0.85, 0,85 и 0,84 соответственно. Это указывает на то, что превращение Se в Li 2 Se происходит быстрее, чем превращение Li 2 Se в Se, и оба превращения далеки от процесса, контролируемого диффузией. Рисунок 5c показывает, что 85% общей емкости составляет емкостный процесс при скорости сканирования 0,5 мВ с -1 . С увеличением скорости сканирования относительное отношение емкостного вклада к общей емкости постепенно увеличивается, как показано на рис. 5d.Считается, что емкостное поведение тесно связано со степенью электрохимической динамики или кинетики в электродах батареи 56 . Таким образом, высокий коэффициент емкостного регулирования в электродах батареи очень полезен для быстрого переноса ионов лития, что может привести к превосходным электрохимическим характеристикам скоростных характеристик и долговременной цикличности.

Рис. 5: Кинетический анализ электрохимического поведения электрода Se @ Co SA -HC.

a Кривые CV Se @ Co SA -HC от 0,1 до 0,5 мВ / с. b Графики линейной аппроксимации логарифмически преобразованных пиковых токов 10 в зависимости от скорости сканирования. c Вклад емкостного процесса при скорости сканирования 0,5 мВ с -1 . d Коэффициент вклада емкостного процесса при разных скоростях сканирования.

Для дальнейшей оценки электрохимических процессов и кинетики реакций Li – Se при использовании композитных катодов Se @ Co SA -HC были получены спектры ЭИС в зависимости от состояния разряда / заряда.Дополнительный рис. 26a иллюстрирует типичный профиль разряда / заряда Li-Se батареи с использованием композитного катода Se @ Co SA -HC при 0,1 C. Спектры EIS электрода Se @ Co SA -HC на различной глубине (отмечены на дополнительном рисунке 26a) во время процесса разряда / заряда показаны на дополнительном рисунке 26b. Все результаты показывают два вдавленных или перекрывающихся полукруга, за которыми следует наклонная линия. Для Li-Se аккумуляторов на основе электролита на основе эфира первый полукруг и второй полукруг в спектрах EIS для Li-Se аккумуляторов можно отнести к сопротивлению переносу заряда Se / C-электрода и накоплению межфазного слоя на поверхности катода, соответственно 57 .В сочетании с результатами XPS на дополнительном рис. 25 предполагается, что стабильный слой сформировался на поверхности частиц Se @ Co SA -HC во время первого процесса литирования. Несмотря на растворимость Se, полиселенидов лития и Li 2 Se в электролитах на основе простых эфиров 11 , побочные реакции были ограничены при использовании композитов Se @ Co SA -HC и образованных Li x Se может быть защищенным от дальнейшей реакции стабильным слоем.Эквивалентная схема для фитинга показана на вставке к дополнительному рис. 26c. В эквивалентных схемах R 0 представляет собой импеданс, который в основном определяется сопротивлением электролита, R 1 — сопротивление переносу заряда на границе раздела проводящего агента, а R 2 — сопротивление межфазного слоя . 57 . CPE1 представляет емкость двойного слоя (C dl ), а CPE2 (элемент постоянной фазы) описывает емкость пространственного заряда слоя.W 0 — импеданс Варбурга, соответствующий процессам диффузии полиселенидов. Значения сопротивления (R 1 и R 2 ), полученные из Дополнительного рисунка S26b, обобщены на Дополнительном рисунке S26c. На дополнительном рис. S27 показаны типичные графики Найквиста, собранные при различных состояниях разряда-заряда, и их подогнанные кривые с двумя вдавленными или перекрывающимися полукругами. Полученные значения сопротивления представлены в дополнительной таблице 3. Значение R 1 относительно стабильно на протяжении всего цикла, что указывает на отличную способность к переносу заряда.Изменение сопротивления переносу заряда приписывается превращению короноподобного Se 8 в Li 2 Se x во время процесса разряда с последующим сохранением аморфных цепочечных молекул Se во время процесса заряда. Образование стабильного слоя и обратимые превращения Se ответственны за превосходные электрохимические характеристики. Ячейка с катодом Se @ Co SA -HC после 1700 циклов была разобрана, и полученные катодные материалы Se @ Co SA -HC были охарактеризованы с помощью ПЭМ.Как показано на дополнительном рис. 28а, наблюдается, что морфология катода Se @ Co SA -HC хорошо сохранилась, что указывает на превосходную стабильность структуры катода. Из изображений картирования элементов STEM на дополнительном рис. 28c, d были получены изображения энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) для определения элементного распределения кобальта и селена, которые равномерно распределены по всему углеродному каркасу. Как показано на дополнительном рис. 28b, однородный тонкий слой толщиной ~ 20 нм был идентифицирован на поверхности электрода после длительного цикла.Эти характеристики подтвердили, что состав слоя может быть Li 2 Se 2 / Li 2 Se, что может улучшить циклические характеристики Li-Se батарей. Этот результат согласуется с ранее опубликованной литературой 58 . Кроме того, спектры EIS были записаны при напряжении холостого хода перед циклическим включением и после 1-го цикла, 2-го цикла, 5-го цикла, 10-го цикла и 50-го цикла при 0,1 ° C (дополнительный рисунок 29), 2 ° C (дополнительный рисунок 30), 5 ° C. (Дополнительный рис.31) и 20 C (дополнительный рисунок 32). Как показано на дополнительном рис. 29–32, сопротивление переносу заряда очень стабильно после заряда / разряда при различных плотностях тока. Эти результаты еще больше подтверждают наше утверждение о том, что материалы Se @ Co SA -HC обладают превосходными характеристиками. Кроме того, также обнаружено, что диаметр полукруга при 5 ° C и 20 ° C уменьшается со временем, что может быть связано с дальнейшей реакцией превращения с ионами лития и стабилизацией слоя с увеличением времени цикла 59 .

Благодаря электрокаталитическому эффекту, возникающему из-за одиночных атомов кобальта в частицах Co SA -HC, электрод Se @ Co SA -HC показывает самые низкие перенапряжения в профилях заряда среди трех материалов после синтеза (рис. 6a) . Это соответствует меньшему значению изменения напряжения ΔV (наименьший гистерезис напряжения) испытательных ячеек при использовании Se @ Co SA -HC для получения кривых разряд-заряд при плотности тока 0,1 C по сравнению с Se @ HC и Se. @Co NP -HC, как показано на рис.6б. Тестирование методом гальваностатического прерывистого титрования (GITT) и спектры EIS были использованы для определения каталитического эффекта отдельных атомов кобальта в Li-Se батареях. Графики GITT для Se @ Co SA -HC и Se @ HC (дополнительный рис. 33a) и коэффициентов диффузии D Li + (дополнительный рис. 33b) рассчитанного Se @ Co SA -HC из графиков GITT было оценено как 1,02 × 10 −13 ~ 1,7 × 10 −13 (дополнительное примечание 1), что почти в десять раз больше, чем для катода Se @ HC (1.03 × 10 −14 ~ 8,35 × 10 −14 (дополнительное примечание 1)), что указывает на лучшую электрохимическую кинетику для катодных материалов Se @ Co SA -HC в Li-Se батареях. Согласно уравнению Батлера – Фольмера и спектрам ЭИС (дополнительный рис. 34), плотность тока обмена i 0 для Se @ Co SA -HC и катода Se @ HC составляет 1,14 и 0,76 мА см −2 ( Дополнительное примечание 2) соответственно. Чтобы подтвердить каталитическую роль и стабильность отдельных атомов кобальта после длительного цикла, ячейка после цикла в течение 1700 циклов была разобрана, и катод Se @ Co SA -HC был извлечен и охарактеризован.На изображениях, полученных с помощью высокоугловой кольцевой сканирующей электронной микроскопии в темном поле (HAADF-STEM) на дополнительном рисунке 35, были четко обнаружены яркие точки с высокой плотностью (выделены красными кружками), что свидетельствует о том, что отдельные атомы кобальта в Se @ Co Катод SA -HC стабилен при длительном циклировании. Все эти ключевые кинетические параметры подтверждают каталитический эффект отдельных атомов кобальта.

Рис. 6: Каталитические эффекты частиц Co SA -HC для Li-Se батарей.

a Профили заряда первого цикла при 0,1 C и b Профиль разряда-заряда при 0,1 C Se @ Co SA -HC, Se @ HC и Se @ Co NP -HC. c Энергетические профили восстановления полиселенидов лития на носителях NC и Co – NC (вставки: оптимизированные адсорбционные конформации промежуточных частиц на подложке NC и Co – NC). Энергетические профили превращения кластеров Li 2 Se на NC ( d ) и Co – NC ( e ).(На вставках: начальная, переходная и конечная структуры соответственно.) Коричневые, розовые, зеленые, синие и голубые шары представляют собой атомы C, Se, Li, N и Co соответственно.

Для дальнейшего подтверждения каталитической активности одиночных атомов Co после циклирования мы провели визуальное наблюдение подавления образования полиселенидов лития во время циклического процесса посредством катализа одиночных атомов Co. Катод Se @ Co SA -HC после цикла в течение 1700 циклов и очищенный катод Se @ HC после цикла 0.Для визуального наблюдения использовали 5 ° C для 100 циклов. Как показано на дополнительном рис. 36a, использовалась ячейка H-типа, в которой в качестве катода использовались циклический катод Se @ Co SA -HC и неизолированный катод Se @ HC. Электролит в ячейке с циклическим неизолированным катодом Se @ HC (дополнительный рис. 36b, c) изменился с бесцветного на желтый после первого процесса разряда, что означает растворение полиселенидов в электролите 60 . Понятно, что при использовании чистого катода Se @ HC без одиночных кобальтовых катализаторов полиселениды лития отделялись от катода и растворялись в электролите, что указывает на то, что чистый катод Se @ HC плохо иммобилизует полиселениды.

Напротив, изменение цвета электролита для циклического катода Se @ Co SA -HC не наблюдалось в течение трех циклов. Дополнительный рис. 36d, e показывает, что катод Se @ Co SA -HC с циклическим циклом ячейки представляет собой прозрачный электролит без изменения цвета, что указывает на то, что электрокатализатор на основе атомарного кобальта может эффективно облегчать растворение полиселенидов, максимизировать иммобилизацию полиселенидов, электрокатализировать превращение из полиселениды к Li 2 Se.Таким образом, этот визуальный эксперимент подтверждает, что отдельные атомы кобальта играют важную роль, что превращение полиселенидов в Li 2 Se было электрокаталитическим, иммобилизация полиселенидов была максимальной и растворение полиселенидов было ингибировано. Это визуальное наблюдение с использованием циклических электродов четко подтвердило, что одноатомные кобальтовые катализаторы остаются активными после длительных циклов.

Для дальнейшего понимания улучшения кинетики реакции заряда / разряда катодов Se @ Co SA -HC были выполнены расчеты из первых принципов для исследования различных возможных реакций полиселенидов лития на углеродном носителе, легированном азотом (NC). в качестве эталона и носителей из атомарного углерода / углерода, легированного азотом (Co – NC).Как показано на дополнительном рис. 37, в нашем моделировании рассматривались две модели легированного азотом углерода без атомов Со и с атомами Со. Обратимой общей реакцией образования Li 2 Se, происходящего из Se 8 и Li, считали 12 . Во время разряда первая стадия включает восстановление Se 8 и образование Li 2 Se 8 с последующим дальнейшим восстановлением и диспропорционированием с образованием трех промежуточных полиселенидов лития, а именно Li 2 Se 6 , Li 2 Se 4 и Li 2 Se 2 , достигая образования Li 2 Se в качестве конечного продукта 12 .Свободные энергии Гиббса были рассчитаны для указанных выше реакций как на носителях NC, так и на Co – NC (дополнительная таблица 4). Оптимизированные структуры промежуточных продуктов и их профили свободной энергии Гиббса показаны на рис. 6c. Можно заметить, что превращения Se 8 в Li 2 Se 6 являются экзотермическими, и следующие три стадии, включающие преобразование Li 2 Se 4 , Li 2 Se 2 , и Li 2 Se являются эндотермическими.Наибольшая положительная свободная энергия Гиббса может быть обнаружена в процессе преобразования из Li 2 Se 2 в Li 2 Se, что свидетельствует о его роли как шага, определяющего скорость во всем процессе разряда. Свободная энергия Гиббса для Co – NC носителя (0,85 эВ) намного ниже, чем у носителя NC (0,96 эВ), что указывает на то, что восстановление Se термодинамически более благоприятно на Co – NC, чем на носителе NC. В процессе зарядки преобразование Li 2 Se является первым этапом 7 .С помощью метода подталкиваемых эластичных лент с помощью метода «подталкиваемого изображения» были рассчитаны энергия трансформации и барьер Li 2 Se для оценки кинетики реакции делитирования от Li 2 Se до селена на поверхностях Co – NC и NC носителей. На рис. 6d, e показаны энергетические профили процессов трансформации как на Co – NC, так и на NC носителях. Расчетные энергетические барьеры превращения Li 2 Se носителей Co – NC (1,82 эВ) меньше, чем у NC (2,04 эВ), что показывает, что атомные наночастицы кобальта служат активными центрами для усиления фазового превращения Li 2. Se и использование Se в Li – Se батареях.

Кроме того, по результатам расчета методом DFT, приведенным в дополнительной таблице 5, длина связи Li – Se на поверхности Co – NC носителя увеличена, что свидетельствует о ослаблении взаимодействия между атомом Li и остальной частью молекулы. Это приводит к более легкому делитированию полиселенидов лития, подтверждая роль катализаторов с одним атомом Со. Поэтому мы предложили механизм, согласно которому отдельные атомы Co могут быстро катализировать превращение Li 2 Se 2 в Li 2 Se во время процесса разряда и превращение Li 2 Se во время процесса зарядки.Чтобы продемонстрировать механизм, схематическая иллюстрация механизмов электродной реакции для катодов Se @ Co SA -HC показана на дополнительном рис. 38. Полиселениды, заключенные в углеродный каркас, могут быть полностью восстановлены до Li 2 Se одним катализаторы атома Со, приводящие к высокому использованию селена. Следовательно, атомарный кобальт на носителе Co – NC может эффективно облегчать растворение полиселенидов, электрокатализировать превращение полиселенидов в Li 2 Se и минимизировать энергетические барьеры реакции, что приводит к полному использованию селена, превосходной способности к циклированию. , и обратимая способность.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *