লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অ্যানোড সামগ্রী

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মূল উপকরণগুলির মধ্যে একটি হিসাবে, অ্যানোড উপকরণগুলিকে একাধিক শর্ত পূরণ করতে হবে।

• Li intercalation এবং deintercalation প্রতিক্রিয়া লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির উচ্চ আউটপুট ভোল্টেজ সন্তুষ্ট করার জন্য একটি কম রেডক্স সম্ভাবনা রয়েছে।
• Li intercalation এবং deintercalation প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য সামান্য পরিবর্তিত হয়, যা একটি স্থিতিশীল অপারেটিং ভোল্টেজ পেতে ব্যাটারির জন্য উপকারী।
• লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব মেটাতে বড় বিপরীত ক্ষমতা।
• Li deintercalation প্রক্রিয়া চলাকালীন ভাল কাঠামোগত স্থিতিশীলতা, যাতে ব্যাটারির একটি উচ্চ চক্র জীবন থাকে।
• পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ, উত্পাদন এবং ব্যাটারি নিষ্পত্তিতে কোনও পরিবেশ দূষণ বা বিষ নেই।
• প্রস্তুতি প্রক্রিয়া সহজ এবং খরচ কম, সম্পদ প্রচুর এবং সহজে পাওয়া যায় ইত্যাদি।

প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং শিল্প আপগ্রেডিংয়ের সাথে, অ্যানোড উপাদানগুলির প্রকারগুলিও বাড়ছে এবং নতুন উপকরণগুলি ক্রমাগত আবিষ্কৃত হচ্ছে।

অ্যানোড পদার্থের প্রকারগুলিকে কার্বন এবং অ-কার্বনে ভাগ করা যায়। কার্বনের মধ্যে রয়েছে প্রাকৃতিক গ্রাফাইট, কৃত্রিম গ্রাফাইট, মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার, হার্ড কার্বন, নরম কার্বন ইত্যাদি। নন-কার্বন ক্যাটাগরির মধ্যে রয়েছে সিলিকন-ভিত্তিক উপকরণ, টাইটানিয়াম-ভিত্তিক উপকরণ, টিন-ভিত্তিক উপকরণ, লিথিয়াম ধাতু ইত্যাদি।

1. প্রাকৃতিক গ্রাফাইট

প্রাকৃতিক গ্রাফাইট প্রধানত ফ্লেক গ্রাফাইট এবং মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটে বিভক্ত। ফ্লেক গ্রাফাইট উচ্চতর বিপরীতমুখী নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং প্রথম-চক্র কুলম্বিক দক্ষতা প্রদর্শন করে, তবে এর চক্রের স্থায়িত্ব কিছুটা খারাপ। মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের ভাল চক্র স্থিতিশীলতা এবং হারের কার্যকারিতা রয়েছে, তবে প্রথম সপ্তাহে এর কুলম্বিক দক্ষতা কম। উভয় গ্রাফাইট দ্রুত চার্জ করার সময় লিথিয়াম বৃষ্টিপাতের সমস্যার সম্মুখীন হয়।

ফ্লেক গ্রাফাইটের জন্য, আবরণ, কম্পাউন্ডিং এবং অন্যান্য পদ্ধতিগুলি মূলত ফসফরাস ফ্লেক গ্রাফাইটের চক্রের স্থায়িত্ব এবং বিপরীত ক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহৃত হয়। নিম্ন তাপমাত্রা ফসফরাস ফ্লেক গ্রাফাইটে Li+ কে ধীরে ধীরে ছড়িয়ে দেয়, যার ফলে ফসফরাস ফ্লেক গ্রাফাইটের বিপরীত ক্ষমতা কম হয়। ছিদ্র সৃষ্টি তার নিম্ন-তাপমাত্রা লিথিয়াম স্টোরেজ কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে।

মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের দুর্বল স্ফটিকতা এর ক্ষমতা ফ্লেক গ্রাফাইটের চেয়ে কম করে তোলে। যৌগিক এবং আবরণ সাধারণত ব্যবহৃত পরিবর্তন পদ্ধতি। লি জিনলু এবং অন্যান্যরা ফেনোলিক রজন তাপীয়ভাবে ফাটলযুক্ত কার্বনের সাথে মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের পৃষ্ঠকে লেপ দেয়, মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের কুলম্বিক দক্ষতা {{{0}}.2% থেকে 89.9% বৃদ্ধি করে। 0.1C এর বর্তমান ঘনত্বে, 30টি চার্জ-ডিসচার্জ চক্রের পরে এর স্রাবের নির্দিষ্ট ক্ষমতা ক্ষয় হয় না। সান ওয়াইএল এট আল। উপাদানটির বিপরীত ক্ষমতা ~800 mAh g-1-এ বৃদ্ধি করতে মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের স্তরগুলির মধ্যে FeCl3 এম্বেড করা হয়েছে৷ মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটের ক্ষমতা এবং রেট কর্মক্ষমতা ফসফরাস ফ্লেক গ্রাফাইটের চেয়ে খারাপ এবং ফসফরাস ফ্লেক গ্রাফাইটের তুলনায় কম গবেষণা রয়েছে।

2. কৃত্রিম গ্রাফাইট

কৃত্রিম গ্রাফাইট পেট্রোলিয়াম কোক, সুই কোক এবং পিচ কোকের মতো কাঁচামাল থেকে ক্রাশিং, গ্রানুলেশন, শ্রেণীবিভাগ এবং উচ্চ-তাপমাত্রা গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে তৈরি করা হয়। কৃত্রিম গ্রাফাইটের সাইকেল পারফরম্যান্স, রেট পারফরম্যান্স এবং ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে সামঞ্জস্যের সুবিধা রয়েছে, তবে এটির ক্ষমতা সাধারণত প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের চেয়ে কম, তাই প্রধান ফ্যাক্টর যা এর মান নির্ধারণ করে তা হল ক্ষমতা।

কৃত্রিম গ্রাফাইটের পরিবর্তন পদ্ধতি প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের থেকে ভিন্ন। সাধারণত, গ্রাফাইট শস্য অভিযোজন (OI মান) হ্রাস করার উদ্দেশ্য কণা কাঠামোর পুনর্গঠনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। সাধারণত, 8 থেকে 10 μm ব্যাসের একটি সুই কোক অগ্রদূত নির্বাচন করা হয়, এবং পিচের মতো সহজে গ্রাফিটিজেবল উপকরণগুলি বাইন্ডারের কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং একটি ড্রাম ফার্নেসে প্রক্রিয়া করা হয়। 14 থেকে 18 μm পর্যন্ত একটি কণার আকার D50 সহ গৌণ কণা গঠনের জন্য বেশ কয়েকটি সুই কোক কণা বন্ধন করা হয় এবং তারপরে গ্রাফিটাইজেশন সম্পন্ন হয়, কার্যকরভাবে উপাদানটির OI মান হ্রাস করে।

3. মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার

যখন অ্যাসফল্ট যৌগগুলি তাপ চিকিত্সা করা হয়, তখন একটি তাপীয় পলিকনডেনসেশন প্রতিক্রিয়া ঘটে যা ছোট অ্যানিসোট্রপিক মেসোফেজ গোলক তৈরি করে। অ্যাসফল্ট ম্যাট্রিক্স থেকে মেসোফেজ পুঁতিগুলিকে পৃথক করে যে মাইক্রোন-আকারের গোলাকার কার্বন উপাদান তৈরি হয় তাকে মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার বলে। ব্যাস সাধারণত 1 থেকে 100 μm এর মধ্যে হয়। বাণিজ্যিক মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ারের ব্যাস সাধারণত 5 থেকে 40 μm হয়। বলের পৃষ্ঠটি মসৃণ এবং উচ্চ কম্প্যাকশন ঘনত্ব রয়েছে।

মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ারের সুবিধা:

(1) গোলাকার কণাগুলি উচ্চ-ঘনত্বের স্তুপীকৃত ইলেক্ট্রোড আবরণ গঠনের জন্য সহায়ক, এবং একটি ছোট নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল রয়েছে, যা পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হ্রাস করতে সহায়ক।

(2) বলের অভ্যন্তরে কার্বন পারমাণবিক স্তরটি রেডিয়ালিভাবে সাজানো হয়েছে, Li+ ইন্টারক্যালেশন এবং ডিইন্টারকেলেশন করা সহজ এবং বড় কারেন্ট চার্জ এবং ডিসচার্জ কর্মক্ষমতা ভাল।

যাইহোক, মেসোকার্বন মাইক্রোস্ফিয়ারের প্রান্তে Li+ এর বারবার ইন্টারক্যালেশন এবং ডিইনটারক্যালেশন সহজেই কার্বন স্তরের খোসা ছাড়তে এবং বিকৃত হতে পারে, যার ফলে ক্ষমতা ম্লান হয়ে যায়। পৃষ্ঠ আবরণ প্রক্রিয়া কার্যকরভাবে পিলিং ঘটনাকে বাধা দিতে পারে। বর্তমানে, মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ারের বেশিরভাগ গবেষণা পৃষ্ঠের পরিবর্তন, অন্যান্য উপকরণের সাথে সংমিশ্রণ, পৃষ্ঠের আবরণ ইত্যাদির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।

4. নরম কার্বন এবং হার্ড কার্বন

নরম কার্বন হল সহজে গ্রাফিটাইজেবল কার্বন, যা নিরাকার কার্বনকে বোঝায় যা 2500 ডিগ্রির উপরে উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফিটাইজ করা যায়। নরম কার্বনের কম স্ফটিকতা, ছোট শস্যের আকার, বড় আন্তঃপ্লানার ব্যবধান, ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে ভাল সামঞ্জস্য এবং ভাল রেট কর্মক্ষমতা রয়েছে। প্রথম চার্জ এবং ডিসচার্জের সময় নরম কার্বনের একটি উচ্চ অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা, একটি কম আউটপুট ভোল্টেজ এবং কোনও সুস্পষ্ট চার্জ এবং স্রাব প্ল্যাটফর্ম নেই। অতএব, এটি সাধারণত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে স্বাধীনভাবে ব্যবহৃত হয় না, তবে সাধারণত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদানের আবরণ বা উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

হার্ড কার্বন হল কার্বন যা গ্রাফিটাইজ করা কঠিন এবং সাধারণত পলিমার পদার্থের তাপীয় ক্র্যাকিং দ্বারা উত্পাদিত হয়। সাধারণ হার্ড কার্বনের মধ্যে রয়েছে রজন কার্বন, জৈব পলিমার পাইরোলাইটিক কার্বন, কার্বন ব্ল্যাক, বায়োমাস কার্বন ইত্যাদি। এই ধরনের কার্বন উপাদানের একটি ছিদ্রযুক্ত গঠন রয়েছে এবং বর্তমানে এটি বিশ্বাস করা হয় যে এটি প্রধানত মাইক্রোপোরস এবং পৃষ্ঠে Li+ রিভার্সিবল শোষণ/ডিসোর্পশনের মাধ্যমে লিথিয়াম সংরক্ষণ করে। শোষণ/শোষণ।

হার্ড কার্বনের বিপরীতমুখী নির্দিষ্ট ক্ষমতা 300~500mAhg-1 এ পৌঁছাতে পারে, কিন্তু গড় রেডক্স ভোল্টেজ ~1Vvs.Li+/Li-এর মতো বেশি, এবং কোনো সুস্পষ্ট ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম নেই। যাইহোক, হার্ড কার্বনের একটি উচ্চ প্রারম্ভিক অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা, পিছিয়ে থাকা ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম, কম কমপ্যাকশন ঘনত্ব এবং সহজ গ্যাস উত্পাদন, যা এর ত্রুটিগুলি যা উপেক্ষা করা যায় না। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে গবেষণা প্রধানত বিভিন্ন কার্বন উত্স নির্বাচন, নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া, উচ্চ-ক্ষমতা উপকরণের সাথে যৌগিককরণ এবং আবরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে।

5. সিলিকন-ভিত্তিক উপকরণ

যদিও গ্রাফাইট অ্যানোড উপাদানগুলির উচ্চ পরিবাহিতা এবং স্থিতিশীলতার সুবিধা রয়েছে, তবে শক্তির ঘনত্বে তাদের বিকাশ তাদের তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা (372mAh/g) এর কাছাকাছি। সিলিকনকে 4200mAh/g পর্যন্ত তাত্ত্বিক গ্রাম ক্ষমতা সহ সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল অ্যানোড উপাদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যা গ্রাফাইট পদার্থের চেয়ে 10 গুণ বেশি। একই সময়ে, কার্বন পদার্থের তুলনায় Si এর লিথিয়াম সন্নিবেশের সম্ভাবনা বেশি, তাই চার্জ করার সময় লিথিয়াম বৃষ্টিপাতের ঝুঁকি কম এবং নিরাপদ। যাইহোক, ইন্টারক্যালেশন এবং ডিইন্টারকেলেশন লিথিয়াম প্রক্রিয়া চলাকালীন সিলিকন অ্যানোড উপাদানটি প্রায় 300% আয়তনের সম্প্রসারণের মধ্য দিয়ে যাবে, যা সিলিকন অ্যানোডগুলির শিল্প প্রয়োগকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে।

সিলিকন-ভিত্তিক অ্যানোড উপাদানগুলি প্রধানত দুটি বিভাগে বিভক্ত: সিলিকন-কার্বন অ্যানোড উপকরণ এবং সিলিকন-অক্সিজেন অ্যানোড উপকরণ। বর্তমান মূলধারার দিক হল ম্যাট্রিক্স হিসাবে গ্রাফাইট ব্যবহার করা, একটি যৌগিক উপাদান তৈরি করতে ন্যানো-সিলিকন বা SiOx এর 5% থেকে 10% ভর ভগ্নাংশকে অন্তর্ভুক্ত করা এবং কণার আয়তনের পরিবর্তনকে দমন করতে এবং চক্রের স্থিতিশীলতা উন্নত করতে কার্বন দিয়ে আবরণ করা।

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলির নির্দিষ্ট ক্ষমতা উন্নত করা শক্তির ঘনত্ব বাড়ানোর জন্য মহান তাত্পর্যপূর্ণ। বর্তমানে, মূলধারার প্রয়োগ হল গ্রাফাইট-ভিত্তিক উপকরণ, যার নির্দিষ্ট ক্ষমতা তার তাত্ত্বিক ক্ষমতার ঊর্ধ্ব সীমা (372mAh/g) অতিক্রম করেছে। একই পরিবারের সিলিকন পদার্থের সর্বোচ্চ তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা (4200mAh/g পর্যন্ত), যা গ্রাফাইটের 10 গুণেরও বেশি। এটি দুর্দান্ত প্রয়োগের সম্ভাবনা সহ লিথিয়াম ব্যাটারি অ্যানোড উপকরণগুলির মধ্যে একটি।

বর্তমানে, সিলিকন-ভিত্তিক অ্যানোড প্রযুক্তি যা শিল্পায়ন করা যেতে পারে প্রধানত দুটি বিভাগে বিভক্ত। একটি হল সিলিকা, যা প্রধানত তিনটি প্রজন্মে বিভক্ত: ১ম প্রজন্মের সিলিকা (সিলিকন অক্সাইড), ২য় প্রজন্মের প্রাক-ম্যাগনেসিয়াম সিলিকা এবং ৩য় প্রজন্মের প্রাক-লিথিয়াম সিলিকা। দ্বিতীয়টি হল সিলিকন কার্বন, যা প্রধানত দুটি প্রজন্মে বিভক্ত: প্রথম প্রজন্মটি গ্রাফাইটের সাথে মিশ্রিত বালি-স্থল ন্যানো সিলিকন। জেনারেশন 2: ছিদ্রযুক্ত কার্বনে ন্যানো-সিলিকা জমা করার জন্য CVD পদ্ধতি।

6.লিথিয়াম টাইটানেট

লিথিয়াম টাইটানেট (LTO) হল একটি যৌগিক অক্সাইড যা ধাতব লিথিয়াম এবং কম-সম্ভাব্য ট্রানজিশন ধাতব টাইটানিয়াম দ্বারা গঠিত। এটি AB2X4 সিরিজের স্পিনেল ধরনের কঠিন সমাধানের অন্তর্গত। লিথিয়াম টাইটানেটের তাত্ত্বিক গ্রাম ক্ষমতা 175mAh/g, এবং প্রকৃত গ্রাম ক্ষমতা 160mAh/g-এর চেয়ে বেশি। এটি বর্তমানে শিল্পায়িত অ্যানোড উপকরণগুলির মধ্যে একটি। যেহেতু লিথিয়াম টাইটানেট 1996 সালে রিপোর্ট করা হয়েছিল, একাডেমিক চেনাশোনাগুলি এর গবেষণা সম্পর্কে উত্সাহী হয়েছে। শিল্পায়নের প্রথম দিকের রিপোর্টগুলি 2008 সালে তোশিবা দ্বারা প্রকাশিত 4.2Ah লিথিয়াম টাইটানেট অ্যানোড পাওয়ার ব্যাটারি থেকে পাওয়া যায়, যার নামমাত্র ভোল্টেজ 2.4V এবং শক্তির ঘনত্ব 67.2Whkg-1 (131.6Whkg-1) })।

সুবিধা:

(1) জিরো স্ট্রেন, লিথিয়াম টাইটানেট ইউনিট সেল প্যারামিটার a=0.836nm, চার্জ এবং ডিসচার্জের সময় লিথিয়াম আয়নগুলির আন্তঃকাল এবং ডিইনটারক্যালেশন এর স্ফটিক কাঠামোর উপর প্রায় কোনও প্রভাব ফেলে না, উপাদান সম্প্রসারণ এবং সংকোচনের ফলে সৃষ্ট কাঠামোগত পরিবর্তনগুলি এড়িয়ে যায়। চার্জ এবং স্রাবের সময়। ফলস্বরূপ, এটি অত্যন্ত উচ্চ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল স্থায়িত্ব এবং চক্র জীবন আছে.

(2) লিথিয়াম বৃষ্টিপাতের কোন ঝুঁকি নেই। লিথিয়াম টাইটানেটের লিথিয়াম সম্ভাবনা 1.55V এর মতো বেশি। প্রথম চার্জের সময় কোনো SEI ফিল্ম তৈরি হয় না। এটির উচ্চ প্রথম-বারের দক্ষতা, ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা, কম ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতা এবং চমৎকার নিম্ন-তাপমাত্রার চার্জিং কর্মক্ষমতা রয়েছে। এটি -40 ডিগ্রিতে চার্জ করা যেতে পারে।

(3) একটি ত্রিমাত্রিক দ্রুত আয়ন পরিবাহী। লিথিয়াম টাইটানেটের একটি ত্রিমাত্রিক স্পিনেল গঠন রয়েছে। লিথিয়াম সন্নিবেশের স্থান গ্রাফাইট স্তরগুলির মধ্যে ব্যবধানের চেয়ে অনেক বড়। আয়নিক পরিবাহিতা হল গ্রাফাইট পদার্থের চেয়ে বেশি মাত্রার এক ক্রম। এটি উচ্চ-হার চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত। যাইহোক, এর নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং নির্দিষ্ট শক্তির ঘনত্ব কম, এবং চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার ফলে ইলেক্ট্রোলাইট পচে যায় এবং ফুলে যায়।

বর্তমানে, লিথিয়াম টাইটানেটের বাণিজ্যিক আয়তন এখনও খুব ছোট, এবং গ্রাফাইটের উপর এর সুবিধাগুলি স্পষ্ট নয়। লিথিয়াম টাইটানেটের পেট ফাঁপা ঘটনাকে দমন করার জন্য, প্রচুর সংখ্যক প্রতিবেদন এখনও পৃষ্ঠের আবরণ পরিবর্তনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে।

7. ধাতু লিথিয়াম

মেটাল লিথিয়াম অ্যানোড হল প্রথম দিকের লিথিয়াম ব্যাটারি অ্যানোড যা অধ্যয়ন করা হয়েছে। যাইহোক, এর জটিলতার কারণে, অতীতের গবেষণার অগ্রগতি ধীর ছিল। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে, ধাতব লিথিয়াম অ্যানোডের গবেষণাও উন্নত হচ্ছে। ধাতব লিথিয়াম অ্যানোডের একটি তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা 3860mAhg-1 এবং একটি অতি-নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য -3.04V। এটি অত্যন্ত উচ্চ শক্তির ঘনত্ব সহ একটি অ্যানোড। যাইহোক, লিথিয়ামের উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং চার্জিং এবং ডিসচার্জের সময় অসম জমা এবং ডিসোর্পশন প্রক্রিয়া চক্রের সময় পালভারাইজেশন এবং লিথিয়াম ডেনড্রাইট বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে ব্যাটারির কর্মক্ষমতা দ্রুত হ্রাস পায়।

ধাতব লিথিয়ামের সমস্যার প্রতিক্রিয়া হিসাবে, গবেষকরা কৃত্রিম কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেস ফিল্ম (SEI ছায়াছবি), লিথিয়াম অ্যানোড স্ট্রাকচারাল ডিজাইন, লিথিয়াম অ্যানোডের সুরক্ষা এবং চক্র জীবন উন্নত করতে লিথিয়াম অ্যানোডে ডেনড্রাইটের বৃদ্ধিকে বাধা দেওয়ার পদ্ধতি গ্রহণ করেছেন। ইলেক্ট্রোলাইট পরিবর্তন এবং অন্যান্য পদ্ধতি।

8. টিন-ভিত্তিক উপকরণ

টিন-ভিত্তিক উপকরণগুলির তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা খুব বেশি, এবং খাঁটি টিনের তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা 994mAh/g পৌঁছাতে পারে। যাইহোক, ইন্টারক্যালেশন এবং ডিইন্টারকেলেশন লিথিয়াম প্রক্রিয়া চলাকালীন টিন ধাতুর আয়তন পরিবর্তিত হবে, যার ফলে আয়তন 300% এর বেশি প্রসারিত হবে। এই ভলিউম সম্প্রসারণের ফলে সৃষ্ট বস্তুগত বিকৃতি ব্যাটারির অভ্যন্তরে একটি বড় প্রতিবন্ধকতা তৈরি করবে, যার ফলে ব্যাটারি চক্রের কর্মক্ষমতা নষ্ট হবে এবং নির্দিষ্ট ক্ষমতা খুব দ্রুত ক্ষয় হবে। সাধারণ টিন-ভিত্তিক নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে ধাতব টিন, টিন-ভিত্তিক সংকর ধাতু, টিন-ভিত্তিক অক্সাইড এবং টিন-কার্বন যৌগিক পদার্থ।