Конверсиялык{0}}түрү анод материалдарына негизинен металл оксиддери, фосфиддер, сульфиддер жана нитриддер кирет. Электрохимиялык процесстерде бул материалдар пайда болушуна же ажырашына көмөктөшөтлитий бирикмелериметаллдардын калыбына келтирүү же кычкылдануу реакциялары аркылуу. Алар көп{1}}электрондук-калыбына келтирүү процесстерине катыша алгандыктан, бул материалдарга негизделген аноддор 1000 мА·бгга чейин өзгөрүлүүчү кубаттуулуктарды көрсөтөт.
FeOₓ
Төмөн наркынан, салыштырмалуу аз уулуулугунан, табигый запастарынын көптүгүнөн жана өзгөчө жогорку теориялык өзгөчө сыйымдуулугунан улам темир оксидинин материалдары литий-иондук батареялар үчүн аноддук материалдар катары кеңири изилденген. Жалпы темир кычкыл кошулмаларына -Fe₂O₃, -Fe₂O₃ жана Fe₃O₄ кирет. Бул кошулмалар тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен 1007 мА·саат/г жана 926 мА·ч/г теориялык өзгөчө кубаттуулуктарды көрсөтөт. Бирок, темир кычкылы практикалык колдонуу учурунда көптөгөн көйгөйлөргө дуушар болот. Электрондук/иондук транспорттун жай кинетикасы жана кайталанма заряд-разряд процесстеринде көлөмдүн катуу кеңейиши/жыйрылуусу темир кычкылынын электроддорунун кубаттуулугунун тез бузулушуна жана начар иштешине алып келет. Мындан тышкары, жапырт темир кычкыл материалдары табиятынан төмөн электр өткөрүмдүүлүккө ээ. Бул маселелерди чечүү үчүн, изилдөөчүлөр, негизинен, морфология жана структурасын көзөмөлдөө, көмүртек каптоо жана жогорку өткөргүч субстраттары менен курама материалдарды куруу сыяктуу стратегияларды кабыл алышкан. Бул ыкмалар көп учурда бир нече стратегиялардын айкалышы аркылуу синергетикалык эффекттерге жетишет жана кээ бир прогресске жетишилди.
CoOₓ
Co₃O₄ жана CoO сыяктуу кобальт оксиддери (CoOₓ), теориялык өзгөчө кубаттуулуктары жогору болгондуктан, литий{0}}иондук батареялар үчүн аноддук материалдар катары кеңири изилденген. Темир оксиддери сыяктуу эле, CoOₓ да ошол эле кыйынчылыктарга дуушар болот: заряд-разряд процессинде чоң көлөмдөгү өзгөрүүлөр, начар ички электр өткөрүмдүүлүк жана жай реакция кинетикасы, кубаттуулуктун тез бузулушуна жана начар айлануу туруктуулугуна алып келет. Гуан жана башкалар. реакция прекурсору катары кычкылтекти колдонуп, бир-сегиз фазалык-тараптуу Co₃O₄ нанодисктерди синтездешти. Бул нанодисктердин бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү 100–200 нм болгон жана токтун жогорку тыгыздыгында айланганда болжол менен 474 мА·саат/г кайтарылуучу өзгөчө кубаттуулукту жеткирген. Бул жыйынтык морфология жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмү CoOₓ электрохимиялык көрсөткүчтөрүнө олуттуу таасирин тийгизет деп көрсөтүп турат. Wang жана башкалар. даярдалган Co₃O₄ нанон ийнелери титан субстратында түздөн-түз гидротермикалык ыкма менен өстүрүлгөн. Бул нано ийнелер учурдагы коллектор менен эң сонун электрдик байланышты гана көрсөтпөстөн, көлөмдүн кеңейүүсүн эффективдүү буфердик. 0,2C 30 циклден кийин, алар дагы эле 1015 мА·саат / г жогорку кайтарымдуулугун сактап.
Эки же андан көп компоненттерден турган CoOₓ курама системалары үчүн компоненттердин ортосундагы синергетикалык эффект жалпы электрохимиялык көрсөткүчтөрдү андан ары жакшыртат. Мисалы, кобальт кычкылын жогорку өткөрүүчү көмүртек{1}}негизделген материалдар же башка металл оксиддери менен айкалыштыруу ылдамдыктын натыйжалуулугун жана велосипеддин туруктуулугун бир топ жакшыртат. Бул бул тармакта композиттик системаларды долбоорлоого жана өнүктүрүүгө көңүл бурууга алып келди.
ZnO
Цинк оксиди литий{0}}иондук батарейкалар үчүн аноддук материал катары да өзүнүн теориялык салыштырмалуу жогорку сыйымдуулугу, арзан баасы, даярдоонун оңойлугу жана ар түрдүү морфологиялары менен кеңири көңүл бурган. ZnO литий менен эритмелөөнүн (Li–Zn эритмесин түзүү) жана конверсиянын (Li₂O түзүүнүн) бириккен механизми аркылуу реакцияга кирет. Анын теориялык өзгөчө кубаттуулугу 978 мА·саат/гга жетет, бул графит аноддоруна караганда бир кыйла жогору. Бирок, цинк оксиди начар электр өткөрүмдүүлүктөн, кайталанма заряд-разряд циклдеринде көлөмдүн катуу кеңейишинен/жыйрылуусунан жана велосипед тебүү учурунда активдүү эмес көп сандагы Li₂O пайда болушунан жабыркайт. Бул факторлор кубаттуулуктун тез бузулушуна, чендин начар иштешине жана ZnO электроддорунун циклинин кыска мөөнөтүнө алып келет. Бул маселелерди чечүү үчүн изилдөөчүлөр негизинен морфологияны жана структураны көзөмөлдөө, көмүртек каптоо, гетероатомдор менен допинг жана ZnO-өткөргүчтүү субстраттары бар композиттерди куруу сыяктуу стратегияларды кабыл алышкан. Бул ыкмалар көп учурда бир нече өзгөртүү стратегияларын айкалыштыруу менен жакшыраак литий сактоо көрсөткүчтөрүн жетишүү, жана кээ бир металл zincate кошулмалары да мыкты электрохимиялык аткарууну көрсөтөт.
4. MPₓ
Металл фосфиддери акыркы жылдарда литий-батареялар үчүн аноддук материалдарды колдонууда кеңири көңүл бурду. Бул кошулмалар көбүнчө конверсия механизми аркылуу литий менен реакцияга кирет жана формула бирдигине көп-электронду өткөрүп берүү реакцияларынан улам көп учурда өтө жогорку теориялык өзгөчө кубаттуулуктарга ээ. Бирок, алар жалпысынан литийдөө/делитийлөө учурунда чоң көлөмдүн кеңейишинен жапа чегишет, бул майдаланууга жана активдүү бөлүкчөлөр менен учурдагы коллектордун ортосундагы электрдик байланыштын жоголушуна алып келет, бул алардын практикалык колдонулушун катуу чектейт.
Алардын ичинен темир, кобальт, никель жана жез{0}}негизделген фосфиддер акыркы жылдарда интенсивдүү изилденүүдө. Мисал катары темир фосфиддерин алсак, алардын теориялык өзгөчө кубаттуулугу 500–1800 мА·саат/г жетиши мүмкүн. Кошумчалай кетсек, металл фосфиддери металл оксиддерине жана металл сульфиддерине караганда көбүнчө литийди сактоо чыңалуусун (адатта 0,5–1 В vs. Li⁺/Li) көрсөтөт, бул тез кубаттоо учурунда литий дендритинин пайда болуу коркунучун азайтууга жардам берет. Мындан тышкары, металл фосфиддери жалпысынан тиешелүү металл оксиддерине караганда жогорку электр өткөрүмдүүлүгүн көрсөтөт, бул ылдамдыктын натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн пайдалуу. Ошондуктан, металл фосфиддик наноструктураларды жана алардын композиттерин көмүртек-негизделген материалдар менен рационалдуу долбоорлоо бул тармакта маанилүү изилдөө багыты болуп калды. Мисалдар: Ni₂P, NiP₂, NiP₃, Ni₅P₄, КБ, Co₂P, CoP₃, FeP, FeP₂, Cu₃P, ж.б. Бул кошулмалардын бардыгы изилдөөдө литийди сактоонун мыкты көрсөткүчтөрүн көрсөтүп, практикалык колдонуу үчүн чоң потенциалды көрсөтүштү. Ni₂P жана Li–Ni–P үчтүк кошулмалар уникалдуу түзүлүштөрүнүн жана жогорку электр өткөргүчтүгүнүн аркасында литий-өтө тез иондук интеркалация/деинтеркалация реакцияларына жетише алат.