ឆ្នាំងសាកលឿនជាង អាយុកាលកាន់តែយូរ៖ ល្បិចក្រាហ្វែនក្នុងការដំឡើងកម្រិតថ្មលីចូម

អ្នកនិពន្ធ៖ In Hyuk Son Jong Hwan Park Seongyong Park Kwangjin Park Sangil Han Jaeho Shin Seok-Gwang Doo Yunil Hwang Hyuk Chang Jang Wook Choi សេចក្ត summarizing ការកែលម្អលក្ខណៈសម្បត្តិមួយដោយមិនបាត់បង់លក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតគឺជាការប្រកួតប្រជែងសម្រាប់អាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង ដោយសារតែធម្មជាតិនៃការផ្លាស់ប្តូររវាងប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់ៗ។ នៅទីនេះយើងរាយការណ៍ពីដំណើរការបញ្ចេញឧស្ម័នគីមី ដើម្បីដាំគ្រីស្តាល់អេsemble ក្រាហ្វែន–ស៊ីលីកា ដែលត្រូវបានគេហៅថា បាល់ក្រាហ្វែន។ រចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រដែលមានមជ្ឈមណ្ឌលភាគល្អិតស៊ីលីកុនអុកស៊ីត ធ្វើឱ្យសូម្បីតែបាល់ក្រាហ្វែន ១% ដោយទម្ងន់ ក៏អាចត្រូវបានលាបលើកាតូតដែលជាស្រទាប់សម្បូរសារធាតុនីកែល ដោយប្រើម៉ាស៊ីនកិន Nobilta ដែលអាចកើនឡើងបាន។ ការលាបបាល់ក្រាហ្វែនបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវអាយុកាលវដ្ត និងសមត្ថភាពសាកលឿន ដោយបង្ក្រាបប្រតិកម្មចំហៀងដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ និងផ្តល់នូវផ្លូវចម្លងដ៏មានប្រសិទ្ធភាព។ បាល់ក្រាហ្វែនក៏ជាសម្ភារៈអេឡិចត្រូតផងដែរ ដែលមានសមត្ថភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ ៧១៦.២ mAh g−1។ កោសិកាពេញលេញដែលបញ្ចូលបាល់ក្រាហ្វែនបានបង្កើនដង់ស៊ីតេថាមពលបរិមាណ 27.6% បើធៀបនឹងកោសិកាគ្រប់គ្រងដែលគ្មានបាល់ក្រាហ្វែន ដោយបង្ហាញពីលទ្ធភាពនៃការសម្រេចបាន 800 Wh L−1 ក្នុងការកំណត់កោសិកាពាណិជ្ជកម្ម រួមជាមួយនឹងសមត្ថភាពវដ្តខ្ពស់ 78.6% retaining capacity បន្ទាប់ពី 500 វដ្តនៅ 5C និង 60°C។ សេចក្តីផ្តើម ការអភិវឌ្ឍន៍ប្រកបដោយជោគជ័យនៃអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង (LIBs) បាននាំមកនូវការកែលម្អគួរឱ្យកត់សម្គាល់ក្នុងទិដ្ឋភាពប្រតិបត្តិការផ្សេងៗ រួមមាន ដង់ស៊ីតេថាមពល ដង់ស៊ីតេថាមពល អាយុកាលវដ្ត និងសុវត្ថិភាព។ បច្ចុប្បន្ននេះ ឧបករណ៍ IT ចល័តមានតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការអនុវត្ត LIBs ដែលលក្ខណៈប្រតិបត្តិការនៃ LIBs ទំនើបបច្ចុប្បន្នភាគច្រើនមានការពេញចិត្ត [ref-CR1, ref-CR2, ref-CR3]។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលរថយន្តអគ្គិសនី (EVs) បានជ្រៀតចូលទៅក្នុងទីផ្សារ LIBs លក្ខណៈអេឡិចត្រូគីមីសំខាន់ៗបានដាក់ស្តង់ដារដែលប្រកួតប្រជែងកាន់តែខ្លាំងឡើង។ ខណៈពេលដែលដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ជាងនេះត្រូវបានគេចង់បានសម្រាប់ការបើកបរបានចម្ងាយឆ្ងាយ ការកើនឡើងនៃ kinetics ប្រតិកម្មត្រូវបានទាមទារសម្រាប់ការសាកលឿន និងប្រតិបត្តិការអត្រាលឿន។ សុវត្ថិភាពក៏ជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់កម្មវិធី EV ផងដែរ។ ការប្រកួតប្រជែងដ៏ធំមួយគឺការយកឈ្នះលើទំនាក់ទំនងនៃការផ្លាស់ប្តូររវាងលក្ខណៈសម្បត្តិសំខាន់ៗទាំងនេះ។ វាមិនងាយស្រួលទេក្នុងការកែលម្អលក្ខណៈសម្បត្តិមួយដោយមិនបាត់បង់លក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀត។ ទំនាក់ទំនងនៃការផ្លាស់ប្តូរនេះគឺមានភាពច្បាស់លាស់ជាពិសេសរវាងដង់ស៊ីតេថាមពល និងការសាកលឿនលឿន (ឬសមត្ថភាពថាមពល)។ ខណៈពេលដែលការប្រើប្រាស់សម្ភារៈ nano ជាសមាសធាតុសកម្ម [ref-CR4, ref-CR5] និងការបញ្ចូលសម្ភារៈ nano ផ្ដេក [ref-CR6, ref-CR7, ref-CR8, ref-CR9] ជាភ្នាក់ងារចម្លងបានបង្ហាញពីអត្រាសាកដែលបានកើនឡើងដោយការកាត់បន្ថយចម្ងាយ diffusion អ៊ីយ៉ុង និងភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុង មធ្យោបាយភាគច្រើនទាំងនេះនៅតែទាមទារការកែលម្អបន្ថែមទៀត មុនពេលដែលពួកគេអាចត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា LIB បច្ចុប្បន្ន។ ដង់ស៊ីតេ tap នៃសម្ភារៈ nano ទាបជាងភាគច្រើននៃភាគល្អិតមីក្រូហ្វីតប្រពៃណី ដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ដល់ដង់ស៊ីតេថាមពលបរិមាណ ដែលជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់កម្មវិធី LIB ជាច្រើនជាងគូប្រៀបផ្ទុក។ ក្នុងបរិបទស្រដៀងគ្នាចំពោះការកាត់បន្ថយភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុង ការរួមបញ្ចូលសម្ភារៈ nano ផ្ដេកដូចជាក្រាហ្វែនត្រូវបានបង្ហាញថាមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការបង្កើនភាពចម្លងអគ្គិសនីនៃអេឡិចត្រូតកម្រិតមន្ទីរពិសោធន៍។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសម្រេចបានការចែកចាយឯកសណ្ឋាននៃមាតិកាទម្ងន់តិចតួច (នោះគឺ <3 wt%) នៃសម្ភារៈ nano ផ្ដេកនៅក្នុងដំណើរការ slurry កម្រិតធំនៅតែមិនទាន់ត្រូវបានបង្ហាញ។ ការកែប្រែសម្ភារៈសកម្មដែលមានស្រាប់ដោយការ doping ជាមួយធាតុបរទេស [ref-CR10, ref-CR11] ឬការគ្រប់គ្រង stoichiometric [ref-CR12, ref-CR13, ref-CR14, ref-CR15] ក៏អាចបង្កើន diffusivity នៃអ៊ីយ៉ុង Li ហើយដូច្នេះអត្រាសាកនៃសម្ភារៈសកម្មប្រពៃណីដែលមានវិមាត្រមីក្រូម៉ែត្រ។ មធ្យោបាយភាគច្រើនទាំងនេះ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មានប្រសិទ្ធភាពដោយចំណាយលើសមត្ថភាពជាក់លាក់។ លើសពីនេះ ក្រៅពីដង់ស៊ីតេថាមពល និងការសាកលឿនលឿន ការសម្រេចបានអាយុកាលវដ្តវែង ជាពិសេសនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (នោះគឺ 60°C) នៅតែជាការប្រកួតប្រជែងសម្រាប់ LIBs ទំនើបដែលបញ្ចូលសម្ភារៈអេឡិចត្រូតដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់។ ខណៈពេលដែលសម្ភារៈអុកស៊ីតស្រទាប់សម្បូរ nikel (Ni)-rich និង Li-rich ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាសម្ភារៈកាតូតដែលនឹងមកដល់ ដោយសារតែសមត្ថភាពជាក់លាក់ល្អជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងគូប្រៀប LiCoO2 ប្រពៃណី វាត្រូវបានគេដឹងថាការលាយកាតូតដែលមិនអាចជៀសវាងបានក្នុងអំឡុងពេលសាកបានធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធស្រទាប់ខូចទ្រង់ទ្រាយទៅជាលក្ខណៈ spinet ឬ rock-salt រួមជាមួយនឹងប្រតិកម្មចំហៀងដែលមិនចង់បាននៅផ្ទៃអេឡិចត្រូត។ ដោយពិចារណាកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងដែលបានធ្វើឡើងរហូតមកដល់ពេលនេះ ដំណោះស្រាយដ៏ប្រាកដនិយមបំផុតមួយសម្រាប់ការសម្រេចបានការសាកលឿនលឿននៃសម្ភារៈកាតូតជាមួយនឹងការបាត់បង់ថាមពល និងអាយុកាលវដ្តដែលអាចមើលរំលងបានគឺការស្វែងរកសម្ភារៈការពារចម្លងដែលអាចត្រូវបានលាបលើសម្ភារៈសកម្មដោយឯកសណ្ឋានជាមួយនឹងមាតិកាតិចតួចបំផុត។ ការស្វែងរកសម្ភារៈអេឡិចត្រូតទំនើបក៏ចាំបាច់ផងដែរ ដោយសារតែអេឡិចត្រូតក្រាហ្វাইটបច្ចុប្បន្នមានបញ្ហាជាមួយការដាក់លីចូមលោហធាតុនៅពេលសាកលឿនអត្រាលឿន។ នៅទីនេះ យើងរាយការណ៍ពីអេsemble ក្រាហ្វែន–ស៊ីលីកា (SiO x) ដែលត្រូវបានគេហៅថា បាល់ក្រាហ្វែន (GB) ជាសម្ភារៈលាបសម្រាប់សម្ភារៈកាតូតស្រទាប់សម្បូរ nikel ដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់ ក៏ដូចជាសម្ភារៈអេឡិចត្រូត LIB។ GB នីមួយៗមានមជ្ឈមណ្ឌលភាគល្អិត nano SiO x និងស្រទាប់ក្រាហ្វែនព័ទ្ធជុំវិញ បង្កើតបានជារចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រ (3D) ដូចពោត។ ភាគល្អិត nano SiO x មានតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងទិដ្ឋភាពជាច្រើន ដូចជាការជៀសវាងការបង្កើតស្រទាប់ស៊ីលីកុនកាបោត (SiC) នៅលើផ្ទៃ SiO x –ក្រាហ្វែនក្នុងអំឡុងពេលដាំក្រាហ្វែន ការធានាការលាបឯកសណ្ឋាននៃ GB នៅលើសម្ភារៈកាតូត និងការផ្តល់សមត្ថភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ នៅពេលដែល GB ត្រូវបានប្រើជាសម្ភារៈអេឡិចត្រូត។ ការលាបឯកសណ្ឋាននៃ GB នៅលើកាតូតស្រទាប់សម្បូរ nikel បានបង្កើនលំនឹងផ្ទៃទំនាក់ទំនងជាមួយអេឡិចត្រូតអេឡិចត្រូត និងភាពចម្លងអគ្គិសនីលើអេឡិចត្រូត បង្កើនសមត្ថភាពវដ្ត និងការសាកលឿនលឿននៃកាតូត។ ដោយយកចិត្តទុកដាក់លើអត្ថប្រយោជន៍តែមួយគត់របស់ GB កោសិកាពេញលេញដែលផ្សំឡើងពីកាតូតដែលលាប GB និងអេឡិចត្រូត GB បានបង្ហាញពីលទ្ធភាពនៃដង់ស៊ីតេថាមពលបរិមាណជិត 800 Wh L−1 នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌកោសិកាពាណិជ្ជកម្ម រួមជាមួយសមត្ថភាពវដ្តខ្ពស់ 78.6% retaining capacity បន្ទាប់ពី 500 វដ្តនៅ 5C និង 60°C។ លទ្ធផល ការសំយោគបាល់ក្រាហ្វែន ដើម្បីសំយោគ GB ដូចពោត យើងបានអភិវឌ្ឍដំណើរការបញ្ចេញឧស្ម័នគីមី (CVD) សម្រាប់ការដាំក្រាហ្វែន។ ឧស្ម័ន CH4 ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងឡដោយមានវត្តមានភាគល្អិត nano SiO2 ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត ២០–៣០ nm នៅ ១០០០ °C។ នៅសីតុណ្ហភាពនេះ CH4 ត្រូវបានបំបែកដើម្បីបង្កើតអាតូមអ៊ីដ្រogen ដែលអាចកាត់បន្ថយ SiO2 ទៅជា SiO x (x < 2)។ OH− ក៏ត្រូវបានផលិតក្នុងពេលតែមួយតាមប្រតិកម្មដូចខាងក្រោម៖ លក្ខណៈសំខាន់ក្នុងប្រតិកម្មនេះគឺថា SiO x ដែលបានផលិតបានផ្តល់កន្លែង Catalytic សម្រាប់ការដាំក្រាហ្វែន ហើយ OH− គឺជាភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មទន់ដើម្បីសម្រួលដល់ការបង្កើតកាបោតក្រាហ្វិចឆ្ពោះទៅរកក្រាហ្វែន [ref-CR14, ref-CR15]។ តួនាទីនៃភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មទន់លើការបង្កើតកាបោតក្រាហ្វិចត្រូវបានពន្យល់ដោយសម័យថ្មីៗនេះ [ref-CR16] ក្នុងវិធីមួយដែលគ្មានភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មទន់ ការបង្កើតកាបោតរាង amorphous គឺមានច្រើនជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងវត្តមានភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មទន់ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាប្រតិកម្មឆ្ពោះទៅរកការបង្កើត CO ឬ CO2 ត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់អាតូមកាបោតដែលបើមិនដូច្នេះទេនឹងវិវត្តទៅជាកាបោតរាង amorphous។ តាមការពិត ការដាំក្រាហ្វែនដ៏ងាយស្រួលដោយប្រើ Catalysts លោហៈត្រូវបានគេស្គាល់ថាកើតឡើងក្នុងលក្ខណៈស្រដៀងគ្នា [ref-CR17, ref-CR18, ref-CR19] ដែលអុកស៊ីเจนដែលនៅសល់លើផ្ទៃលោហៈនាំឱ្យមានប្រតិកម្មដែលបានជ្រើសរើសឆ្ពោះទៅរកការបង្កើតកាបោតក្រាហ្វិច។ វត្តមានភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មទន់ការពារការបង្កើតស្រទាប់ស៊ីលីកុនកាបោត (SiC) នៅលើផ្ទៃ SiO x ដោយសារភ្នាក់ងារអុកស៊ីតកម្មការពារការកាត់បន្ថយ Si ឆ្ពោះទៅរកការបង្កើត SiC [ref-CR19]។ ក្នុងផែនការប្រតិកម្មរបស់យើងដោយផ្អែកលើការប្រើ CH4 ផ្តាច់មុខ នៅសីតុណ្ហភាពក្រោម ៩០០ °C ក្រាហ្វែនស្ទើរតែមិនបានដុះទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅ ១០៥០ °C និងខ្ពស់ជាងនេះ ការដុះក្រាហ្វែនកាន់តែខ្លាំងក្លាឆ្ពោះទៅរកការបង្កើតក្រាហ្វাইট (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 1)។ ជាពិសេស សីតុណ្ហភាពដុះ ១០០០ °C ទាបជាងសីតុណ្ហភាពដែលត្រូវបានប្រើជាប្រចាំសម្រាប់ការដុះក្រាហ្វែនដោយផ្អែកលើ CVD ដោយប្រើស្រទាប់ Si និង SiO2 ដោយគ្មាន Catalysts លោហៈ [ref-CR20, ref-CR21, ref-CR22]។ តួនាទីសំខាន់នៃបរិយាកាសដុះត្រូវបានធ្វើឱ្យច្បាស់លាស់ដោយការពិសោធន៍ត្រួតពិនិត្យ (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 2); ដោយធ្វើតាមដំណើរការ CVD ប្រពៃណីដោយប្រើ Catalysts លោហៈ CH4 និង H2 ត្រូវបានបញ្ចូលក្នុងសមាមាត្រលំហូរបរិមាណ 3:7 នៅ ១០០០ °C។ ដោយសារការបំបែក CH4 ត្រូវបានរារាំងដោយបរិមាណ H2 ច្រើន ការដុះក្រាហ្វែនពិតជាយឺតណាស់ ដោយបង្ហាញពីសារៈសំខាន់នៃការប្រើ CH4 ផ្តាច់មុខលើការដុះក្រាហ្វែនដ៏មានប្រសិទ្ធភាពក្នុងពិធីសារសំយោគរបស់យើង។ ជាទូទៅ ការជ្រើសរើសសារធាតុប្រតិកម្ម និងសីតុណ្ហភាពប្រតិកម្មក្នុងផែនការប្រតិកម្មបច្ចុប្បន្នខុសពីគូប្រៀបដោយផ្អែកលើ CVD ដែលប្រើ Catalysts លោហៈ និងមានតួនាទីសំខាន់ក្នុងការផលិតអេsemble ក្រាហ្វែន–SiO x ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រ។ ស៊េរីនៃការវិភាគមីក្រូស្កុបអេឡិចត្រុងស្កេន (SEM) (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 3a–f) និងមីក្រូស្កុបអេឡិចត្រុងបញ្ជូន (TEM) (រូបភាពfig. 1a–g) ដែលបានធ្វើឡើងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ CVD បង្ហាញពីការផ្លាស់ប្តូរក្នុងការដុះក្រាហ្វែន និងរូបរាង។ បន្ទាប់ពី 5 នាទីនៃដំណើរការ CVD ស្រទាប់ក្រាហ្វែន ២–៣ ស្រទាប់ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញយ៉ាងស្រពិចស្រពិលតាមផ្ទៃ SiO2 (រូបភាពfig. 1b, e) ដោយពណ៌ម្សៅប្រែទៅជាខ្មៅ (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 3g)។ ការដុះក្រាហ្វែនកាន់តែលេចធ្លោបន្ទាប់ពី 30 នាទីនៃដំណើរការ CVD ដែលរូបរាងសន្លឹក 3D ត្រូវបានគេឃើញយ៉ាងច្បាស់ (រូបភាពfig. 1c, f)។ រូបភាព TEM កម្រិតខ្ពស់ (រូបភាពfig. 1g) បានចាប់យកការរៀបចំអាតូមឆកោនក្នុងផ្នែកនៃក្រាហ្វែន ដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីផ្ទៃមូលដ្ឋានរបស់វា។ បន្ទាប់ពី 30 នាទីក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញថាទំហំនៃភាគល្អិត nano SiO2 បានថយចុះពី ២៨.២ ទៅ ១៥.៣ nm ជាមធ្យម (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 4)។ រឿងនេះកើតឡើងដោយសារការដុះក្រាហ្វែនរួមបញ្ចូលការកាត់បន្ថយ SiO2 ដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ និងការបង្កើត OH− បន្តបន្ទាប់។ ហេតុដូច្នេះហើយ ការដុះក្រាហ្វែនសរុបគឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹងពោតដែលរីកក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធធំ 3D ដែលផលិតដោយចំណាយលើគ្រាប់ដើម (រូបភាពfig. 1h)។ ការដុះក្រាហ្វែនពីភាគល្អិត nano SiO2 ។ – ការវិភាគ TEM មុនពេលដុះ CVD, បន្ទាប់ពីដុះ 5 នាទី, និង បន្ទាប់ពីដុះ 30 នាទី (របារមាត្រដ្ឋាន, 50 nm)។ – រូបភាពពង្រីករៀងៗខ្លួន (របារមាត្រដ្ឋាន, 10 nm)។ រូបភាពពង្រីកខ្ពស់នៃក្រាហ្វែនបន្ទាប់ពីដុះ 30 នាទី និងទិដ្ឋភាពកម្រិតអាតូមពីប្រអប់ពណ៌ស (in-set) (របារមាត្រដ្ឋាន, 2 nm)។ ការបង្ហាញដោយក្រាហ្វិកនៃការដុះក្រាហ្វែនដូចពោតពីភាគល្អិត nano SiO2 a c a b c d f g h ការដុះក្រាហ្វែនត្រូវបានពន្យល់បន្ថែមដោយស៊េរីនៃការវិភាគបន្ថែម។ វិសាលគមកាំរស្មី X diffraction (XRD) ដែលបានទទួលក្នុងអំឡុងពេលដុះបង្ហាញថានៅពេលដំណើរការ CVD ប្រព្រឹត្តទៅ វិសាលគមនៅ ២ = ២៦.៤៤° និង ៤៤° ដែលត្រូវគ្នានឹងយន្តហោះ (002) និង (101) នៃក្រាហ្វাইট បានកើនឡើងជាបន្តបន្ទាប់ (រូបភាពfig. 2a) ដោយគាំទ្រជាថ្មីម្តងទៀតដល់ការបង្កើតកាបោតក្រាហ្វិច [ref-CR23, ref-CR24, ref-CR25]។ ការដុះក្រាហ្វែនក៏ត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងក្នុងវិសាលគមនៅ ២៨៤.៥ និង ២៩១.៥ eV ក្នុងសាខា C 1s នៃការវិភាគ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (រូបភាពfig. 2b) [ref-CR22, ref-CR23]។ វិសាលគមនៅ ២៨៤.៥ eV ត្រូវបានកំណត់ថាជាចំណង C–C និង C = C ដែលលេចឡើងយ៉ាងเด่นបន្ទាប់ពី 30 នាទីនៃការដុះដោយសារតែការបង្កើតកាបោតក្រាហ្វិច។ វិសាលគម XPS ដែលរីកចម្រើនក្នុងសាខា Si 1s នៃការវិភាគ XPS (រូបភាពfig. 2c) បានបញ្ជាក់ម្តងទៀត [ref-CR25] ពីការកាត់បន្ថយ SiO2 ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ CVD។ ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃពេលវេលាដុះ វិសាលគមជិត ១០៣ eV បានផ្លាស់ប្តូរទៅរកថាមពលភ្ជាប់ទាបជាងដោយសារតែស្ថានភាពអុកស៊ីតកម្មទាបនៃ Si។ ដោយផ្អែកលើវត្តមាន និងកម្លាំងនៃសញ្ញាកាបោតក្នុងការតាងកាតអេឡិចត្រុងដែលបានបញ្ចេញថាមពល (EDX) (រូបភាពfig. 2d–g) វាត្រូវបានរកឃើញថាសូម្បីតែបន្ទាប់ពី 5 នាទី ការដុះក្រាហ្វែនពិតជាកើតឡើងតាមផ្ទៃ SiO x ហើយបន្ទាប់ពី 30 នាទី ការដុះបានរីករាលដាលពេញតំបន់រូបភាព ខណៈពេលដែល Si និង O នៅតែចែកចាយយ៉ាងឯកសណ្ឋាន។ ផ្នែកទម្ងន់នៃក្រាហ្វែន និងលទ្ធផលនៃការវិភាគ Raman, ផ្ទៃជាក់លាក់ និងភាពចម្លងនៃ GB នៅពេលវេលាដុះ CVD ខុសគ្នាត្រូវបានសង្ខេបក្នុងតារាងfig. 1។ ចំពោះផ្ទៃជាក់លាក់ ការថយចុះរបស់វាជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃពេលវេលាប្រតិកម្មត្រូវបានកំណត់ថាជាការវិវត្តនៃក្រាហ្វិចជាបន្តបន្ទាប់ដែលក្នុងនោះស្រទាប់ក្រាហ្វែនត្រូវបានបញ្ចូល និងតម្រៀបគ្នា។ ការវិភាគ Raman និង thermogravimetric (TG) លម្អិតត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 5។ θ ការវិភាគបាល់ក្រាហ្វែនក្នុងអំឡុងពេលដុះរបស់វា។ – ការត្រួតពិនិត្យការដុះក្រាហ្វែនក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ CVD ដោយប្រើ XRD, XPS ក្នុងសាខា C 1s, និង សាខា Si 2p XPS។ – ការតាងធាតុ EDX សម្រាប់ C, O, និង Si បន្ទាប់ពី , 5 នាទី និង , 30 នាទីនៃការដុះក្រាហ្វែនពី SiO2 (របារមាត្រដ្ឋាន, 50 nm) a c a b c d g d e f g ការលាបបាល់ក្រាហ្វែនលើសម្ភារៈកាតូតសម្បូរ nikel ដោយសាររូបរាងស្រទាប់ក្រាស់អាតូមរបស់វា ក្រាហ្វែនត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាសម្ភារៈដ៏ល្អឥតខ្ចោះមួយសម្រាប់ការលាបផ្ទៃការពារនៃសម្ភារៈកាតូតសមត្ថភាពខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងករណីនៃដំណើរការដំណោះស្រាយដែលគេស្គាល់ [ref-CR26, ref-CR27, ref-CR28, ref-CR29] ដោយផ្អែកលើវិធីសាស្ត្ររបស់ Hummer ការសម្រេចបានការលាបឯកសណ្ឋានជាមួយនឹងមាតិកាក្រាហ្វែនមានកំណត់គឺមិនងាយទេ ដោយសារការប្រមូលផ្តុំគ្នា ដែលកើតឡើងពីអន្តរកម្មអេឡិចត្រូស្តាទិចខ្លាំងរវាងសន្លឹកក្រាហ្វែន។ ក្នុងការខិតខំប្រឹងប្រែងដើម្បីយកឈ្នះបញ្ហាការប្រមូលផ្តុំគ្នា មធ្យោបាយផ្សេង ដូចជាការបំបែកក្រាហ្វাইটដោយប្រើដំណើរការកិនបាល់ត្រូវបានណែនាំ [ref-CR30]។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំណើរការនេះជាធម្មតាយឺត (>6 ម៉ោង) ហើយសំខាន់ជាងនេះទៅទៀត អាចធ្វើឱ្យខូចភាពល្អនៃសម្ភារៈផ្ទុក។ វាក៏គួរត្រូវបានកត់សម្គាល់ផងដែរថាការលាបកាបោតរាង amorphous ដោយដំណើរការ CVD មិនអាចអនុវត្តបានចំពោះសម្ភារៈអុកស៊ីតសម្បូរ nikel [ref-CR31, ref-CR32] ដោយសារតែដំណើរការ CVD បានទាញលោហៈផ្លាស់ប្តូរ (TMs) រំខានដល់រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ដើមនៃសម្ភារៈផ្ទុក។ ផ្ទុយទៅវិញ GB ដែលបានសំយោគក្នុងការសិក្សានេះអាចត្រូវបានលាបលើផ្ទៃនៃម្សៅ LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 ពាណិជ្ជកម្ម (ទំហំ = ~10 µm) នៅមាតិកាតិចតួចបំផុត 1% ដោយទម្ងន់តាមរយៈដំណើរការ Nobilta milling ទន់។ ដំណើរការលាបក៏លឿនផងដែរ (~10 នាទីនៅ 3000 rpm)។ គ្រាប់ SiO x មានតួនាទីសំខាន់ក្នុងការអនុញ្ញាតឱ្យមានការលាបឯកសណ្ឋាននេះក្នុងមាតិកាទម្ងន់ទាប។ គ្រាប់ SiO x មានចំនួន 57.5% ដោយទម្ងន់នៃ GB (លទ្ធផល TG ក្នុងរូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 5b) ហើយក្នុងដំណើរការលាប វត្តមានរបស់វាអនុញ្ញាតឱ្យ GB បង្កើតកម្លាំងកាត់លើផ្ទៃនៃ LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 បង្កើតអន្តរកម្មជិតស្និទ្ធ និងសូម្បីតែការជ្រៀតចូល។ ដើម្បីបញ្ជាក់បាតុភូតនេះ ដំណើរការលាបដូចគ្នាត្រូវបានអនុវត្តដោយល្បាយរូបវន្ត 0.5% SiO2 និង 0.5% ក្រាហ្វែន។ គំរូនេះបានទទួលរងនូវការខូចខាតគ្រីស្តាល់លើតំបន់ផ្ទៃនៃ NCM ដោយសារតែការប៉ះទង្គិចខ្លាំងរវាងភាគល្អិត LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 ក៏ដូចជារវាងភាគល្អិត LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 និងជញ្ជាំងម៉ាស៊ីន (រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 6)។ បាតុភូតទាំងនេះត្រូវបានពង្រីកដោយការប្រមូលផ្តុំគ្នានៃក្រាហ្វែនដែលបានកើតឡើងដោយគ្មានរចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រដែលមានមជ្ឈមណ្ឌលភាគល្អិត nano SiO x ។ ការលាបឯកសណ្ឋាននៃ GB ត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការវិភាគ SEM និង TEM។ ចាប់ពីពេលនេះទៅ LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 មុននិងក្រោយការលាប GB ត្រូវបានសម្គាល់ថាជា NCM ដើម និង GB-NCM រៀងៗខ្លួន។ រូបភាព SEM កម្រិតទាបនៃ NCM មុននិងក្រោយការលាប GB (រូបភាពfig. 3a, b, រូបភាពបំពេញបន្ថែមfig. 6a, b) បង្ហាញរូបរាងស្រដៀងគ្នាខ្លាំង ដោយសារតែការចែកចាយឯកសណ្ឋាននៃមាតិកា GB ទាប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រូបភាព SEM កម្រិតខ្ពស់ជាងនៃ GB-NCM បង្ហាញថា GB បានជ្រៀតចូលទៅក្នុងចន្លោះរវាងភាគល្អិតបឋមនៃ NCM (រូបភាពfig. 3d) ។ ការជ្រៀតចូលនៃ GB ត្រូវបានគេឃើញកាន់តែច្បាស់ក្នុងរូបភាព TEM (រូបភាពfig. 3e, f) ។ ក្នុងរូបភាពfig. 3e សន្លឹកក្រាហ្វែនត្រូវបានគេសង្កេតឃើញក្នុងចន្លោះបើកលើភាគល្អិត NCM (សូមមើលបន្ទាត់ចំនុចក្រហម)។ សន្លឹកក្រាហ្វែនខ្លះត្រូវបានតម្រៀបតាមផ្ទៃនៃ NCM និងបង្ហាញចម្ងាយចន្លោះស្រទាប់ជាប់លាប់ 3.3 ឬ 3.4 Å (រូបភាពfig. 3f) ។