Nyenzo-aina za anodi za ubadilishaji hujumuisha oksidi za chuma, fosfidi, salfaidi na nitridi. Katika michakato ya electrochemical, vifaa hivi vinakuza uundaji au mtengano wamisombo ya lithiamukwa njia ya kupunguza au athari za oxidation ya metali. Kwa sababu wanaweza kushiriki katika-michakato mingi ya redox ya elektroni, anodi kulingana na nyenzo hizi huonyesha uwezo wa kutenduliwa hadi kufikia 1000 mA·bg.
FeOₓ
Kutokana na gharama yake ya chini, sumu ya chini kiasi, hifadhi nyingi za asili, na hasa uwezo mahususi wa juu wa kinadharia, nyenzo za oksidi ya chuma zimechunguzwa kwa kina kama nyenzo za anode za betri za lithiamu-ioni. Michanganyiko ya oksidi ya chuma ya kawaida ni pamoja na -Fe₂O₃, -Fe₂O₃, na Fe₃O₄. Michanganyiko hii huonyesha uwezo mahususi wa kinadharia wa takriban 1007 mA·h/g na 926 mA·h/g, mtawalia. Hata hivyo, oksidi ya chuma inakabiliwa na matatizo mengi wakati wa matumizi ya vitendo. Mwelekeo wa polepole wa usafiri wa elektroni/ioni na upanuzi/kupunguzwa kwa kiasi kikubwa wakati wa michakato ya kurudia malipo-kutokwa husababisha kuharibika kwa uwezo wa haraka na utendaji duni wa elektrodi za oksidi za chuma. Kwa kuongezea, nyenzo nyingi za oksidi za chuma zina conductivity ya chini ya umeme. Ili kushughulikia maswala haya, watafiti wamepitisha mikakati kama vile mofolojia na udhibiti wa muundo, mipako ya kaboni, na ujenzi wa nyenzo zenye mchanganyiko na substrates zenye conductive sana. Mbinu hizi mara nyingi hufikia athari za upatanishi kupitia mchanganyiko wa mikakati mingi, na baadhi ya maendeleo yamepatikana.
CoOₓ
Oksidi za kobalti (CoOₓ), kama vile Co₃O₄ na CoO, pia zimechunguzwa kwa upana kama nyenzo za anode za betri za lithiamu-ioni kutokana na uwezo wao mahususi wa juu wa kinadharia. Kama vile oksidi za chuma, CoOₓ inakabiliwa na changamoto zile zile: mabadiliko ya kiasi kikubwa wakati wa mchakato wa kuchaji-kutokwa, upitishaji duni wa umeme, na athari za polepole, zinazosababisha kuoza kwa uwezo haraka na uthabiti duni wa baiskeli. Guan na wengine. nanodisiki zilizounganishwa-awamu ya nane- za upande mmoja za Co₃O₄ kwa kutumia oksijeni kama kitangulizi cha majibu. Nanodisk hizi zilikuwa na ukubwa wa chembe ya nm 100-200 na zilitoa uwezo mahususi unaoweza kubadilishwa wa takriban 474 mA·h/g wakati zikiendeshwa kwa msongamano wa juu wa sasa. Matokeo haya yanaonyesha kuwa mofolojia na ukubwa wa chembe vina athari kubwa katika utendaji wa kielektroniki wa CoOₓ. Wang na wengine. iliyotayarishwa Co₃O₄ nanoneedles zinazokuzwa moja kwa moja kwenye substrate ya titani kwa kutumia njia ya hydrothermal. Nanoneedles hizi hazikuonyesha tu mguso bora wa umeme na kikusanyaji cha sasa lakini pia zilizuia upanuzi wa sauti kwa ufanisi. Baada ya mizunguko 30 kwa 0.2C, bado walidumisha uwezo wa juu wa kubadilishwa wa 1015 mA·h/g.
Kwa mifumo ya ujumuishaji ya CoOₓ inayojumuisha vijenzi viwili au zaidi, athari ya upatanishi kati ya vijenzi inaweza kuboresha zaidi utendakazi wa jumla wa kielektroniki. Kwa mfano, kuchanganya oksidi ya kobalti na kaboni inayopitisha hewa{1}vifaa vya msingi au oksidi nyingine za metali kunaweza kuimarisha utendaji wa kasi na uthabiti wa baiskeli. Hii imesababisha kuongezeka kwa umakini kuelekea muundo na ukuzaji wa mifumo ya mchanganyiko katika uwanja huu.
ZnO
Oksidi ya zinki pia imevutia uangalizi mkubwa kama nyenzo ya anode ya betri za lithiamu-ioni kutokana na uwezo wake mahususi wa juu kiasi, gharama ya chini, urahisi wa kutayarisha na mofolojia mbalimbali. ZnO humenyuka pamoja na lithiamu kupitia utaratibu uliounganishwa wa aloi (kutengeneza aloi ya Li-Zn) na ubadilishaji (kutengeneza Li₂O). Uwezo wake mahususi wa kinadharia unaweza kufikia 978 mA·h/g, ambayo ni kubwa zaidi kuliko ile ya anodi ya grafiti. Hata hivyo, oksidi ya zinki inakabiliwa na upitishaji duni wa umeme, upanuzi mkubwa wa sauti/mkato wakati wa mizunguko ya kurudia ya kutoza-kutokwa, na uzalishaji wa kiasi kikubwa cha Li₂O isiyofanya kazi wakati wa kuendesha baiskeli. Sababu hizi husababisha kuharibika kwa uwezo wa haraka, utendaji duni wa kiwango, na maisha ya mzunguko mfupi wa elektroni za ZnO. Ili kushughulikia masuala haya, watafiti wamepitisha mikakati kama vile mofolojia na udhibiti wa muundo, upakaji wa kaboni, doping na heteroatomu, na kuunda composites zenye ZnO{7} zenye substrates bora zaidi. Mbinu hizi mara nyingi hufikia utendakazi bora wa hifadhi ya lithiamu kwa kuchanganya mikakati mingi ya urekebishaji, na baadhi ya misombo ya zincate ya chuma pia huonyesha utendaji bora wa kielektroniki.
4. MPₓ
Fosfidi za metali pia zimevutia watu wengi katika utumiaji wa nyenzo za anode kwa betri za lithiamu-ioni katika miaka ya hivi karibuni. Michanganyiko hii kwa ujumla huitikia pamoja na lithiamu kupitia utaratibu wa ugeuzaji na mara nyingi huwa na uwezo mahususi wa juu sana wa kinadharia kutokana na-miitikio mingi ya uhamishaji wa elektroni kwa kila kitengo cha fomula. Hata hivyo, kwa ujumla wanakabiliwa na upanuzi wa kiasi kikubwa wakati wa lithiation / delithiation, na kusababisha pulverization na kupoteza mawasiliano ya umeme kati ya chembe hai na mtozaji wa sasa, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi yao ya vitendo.
Miongoni mwao, chuma, kobalti, nikeli, na shaba{{0}fosfidi zenye msingi wa shaba zimechunguzwa kwa kina katika miaka ya hivi majuzi. Kwa kuchukua fosfidi za chuma kama mfano, uwezo wao mahususi wa kinadharia unaweza kufikia 500-1800 mA·h/g. Zaidi ya hayo, fosfidi za chuma kwa ujumla huonyesha viwango vya juu vya uhifadhi wa lithiamu (kawaida 0.5–1 V dhidi ya Li⁺/Li) kuliko oksidi za chuma na salfaidi za chuma, ambayo husaidia kupunguza hatari ya kutengeneza dendrite ya lithiamu wakati wa kuchaji haraka. Zaidi ya hayo, fosfidi za chuma kwa ujumla huonyesha upitishaji wa juu wa umeme kuliko oksidi za chuma zinazolingana, ambayo ni ya manufaa kwa kuboresha utendaji wa kiwango. Kwa hivyo, muundo wa kimantiki wa miundo ya metali ya fosfidi na miundo yake yenye nyenzo{10} zenye msingi wa kaboni imekuwa mwelekeo muhimu wa utafiti katika nyanja hii. Mifano ni pamoja na Ni₂P, NiP₂, NiP₃, Ni₅P₄, CoP, Co₂P, CoP₃, FeP, FeP₂, Cu₃P, n.k. Misombo hii yote imeonyesha utendaji bora wa hifadhi ya lithiamu katika utafiti, ikionyesha uwezo mkubwa wa matumizi ya vitendo. Michanganyiko ya Ni₂P na Li-Ni-P ternary inaweza kufikia lithiamu ya haraka-ya miingiliano ya ioni/kuachana kwa sababu ya miundo yake ya kipekee na upitishaji wa juu wa umeme.