Конверсиялық{0}}анодтық материалдарға негізінен металл оксидтері, фосфидтер, сульфидтер және нитридтер жатады. Электрохимиялық процестерде бұл материалдар түзілуіне немесе ыдырауына ықпал етеділитий қосылыстарыметалдардың тотықсыздану немесе тотығу реакциялары арқылы. Олар көп электронды тотығу-тотықсыздану процестеріне қатыса алатындықтан, осы материалдарға негізделген анодтар 1000 мА·бг жоғары қайтымды қуаттарды көрсетеді.
FeOₓ
Төмен құнына, салыстырмалы түрде төмен уыттылығына, мол табиғи қорларына және әсіресе жоғары теориялық меншікті сыйымдылығына байланысты темір оксиді материалдары литий-ионды батареялар үшін анодтық материалдар ретінде кеңінен зерттелді. Жалпы темір оксидінің қосылыстарына -Fe₂O₃, -Fe₂O₃ және Fe₃O₄ жатады. Бұл қосылыстар сәйкесінше шамамен 1007 мА·сағ/г және 926 мА·сағ/г теориялық ерекше қуаттарды көрсетеді. Дегенмен, темір оксиді практикалық қолдану кезінде көптеген мәселелерге тап болады. Электронды/ионды тасымалдаудың баяу кинетикасы және қайталанатын заряд-разряд процестері кезінде көлемнің қатты кеңеюі/жиырылуы қуаттың тез ыдырауына және темір оксиді электродтарының төмен жылдамдығына әкеледі. Сонымен қатар, темір оксидінің сусымалы материалдары төмен электр өткізгіштікке ие. Осы мәселелерді шешу үшін зерттеушілер негізінен морфология мен құрылымды бақылау, көміртекті жабын және жоғары өткізгіш субстраттары бар композиттік материалдардың құрылысы сияқты стратегияларды қабылдады. Бұл тәсілдер көбінесе бірнеше стратегиялардың комбинациясы арқылы синергетикалық әсерлерге қол жеткізеді және белгілі бір прогреске қол жеткізілді.
CoOₓ
Co₃O₄ және CoO сияқты кобальт оксидтері (CoOₓ), жоғары теориялық меншікті сыйымдылықтарға байланысты литий{0}}ионды батареялар үшін анодтық материалдар ретінде кеңінен зерттелді. Темір оксидтері сияқты, CoOₓ да бірдей қиындықтардан зардап шегеді: зарядтау-разряд процесі кезінде үлкен көлемдік өзгерістер, нашар ішкі электр өткізгіштік және реакция кинетикасының баяу болуы, нәтижесінде сыйымдылықтың тез ыдырауы және айналу тұрақтылығы нашар. Гуан және т.б. реакция прекурсоры ретінде оттегін пайдаланып, бір-сегіз фазалы-жақты Co₃O₄ нанодискілерін синтездеді. Бұл нанодискілердің бөлшектерінің өлшемі 100–200 нм болды және жоғары ток тығыздығында айналымда шамамен 474 мА·сағ/г қайтымды меншікті сыйымдылықты берді. Бұл нәтиже морфологиясы мен бөлшектер өлшемі CoOₓ электрохимиялық көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер ететінін көрсетеді. Ван т.б. дайындалған Co₃O₄ наноны гидротермиялық әдіс арқылы титан субстратында тікелей өсірілген. Бұл нано инелері ток коллекторымен тамаша электр байланысын көрсетіп қана қоймай, сонымен қатар көлемнің кеңеюін тиімді буферлік етті. 0,2С температурада 30 циклден кейін олар 1015 мА·сағ/г жоғары қайтымды сыйымдылықты сақтап қалды.
Екі немесе одан да көп құрамдас бөліктерден тұратын CoOₓ композиттік жүйелер үшін компоненттер арасындағы синергиялық әсер жалпы электрохимиялық өнімділікті одан әрі жақсарта алады. Мысалы, кобальт оксидін жоғары өткізгіш көміртегі негізіндегі материалдармен немесе басқа металл оксидтерімен біріктіру жылдамдық өнімділігін және айналу тұрақтылығын айтарлықтай жақсартады. Бұл осы саладағы композиттік жүйелерді жобалау мен дамытуға назардың артуына әкелді.
ZnO
Сондай-ақ мырыш оксиді салыстырмалы түрде жоғары теориялық меншікті сыйымдылығымен, төмен құнымен, дайындаудың қарапайымдылығымен және әртүрлі морфологияларымен литий-ионды батареяларға арналған анодтық материал ретінде көпшіліктің назарын аударды. ZnO литиймен легирлеудің (Li–Zn қорытпасын құрайтын) және конверсияның (Li₂O түзетін) аралас механизмі арқылы әрекеттеседі. Оның теориялық меншікті сыйымдылығы 978 мА·сағ/г жетуі мүмкін, бұл графит анодтарымен салыстырғанда айтарлықтай жоғары. Дегенмен, мырыш оксиді нашар электрөткізгіштіктен, қайталанатын заряд-разряд циклдері кезінде көлемнің қатты кеңеюінен/жиырылуынан және цикл кезінде белсенді емес Li₂O көп мөлшерде пайда болуынан зардап шегеді. Бұл факторлар қуаттылықтың тез ыдырауына, жылдамдығының нашарлауына және ZnO электродтарының қысқа циклінің қызмет ету мерзіміне әкеледі. Осы мәселелерді шешу үшін зерттеушілер негізінен морфология мен құрылымды бақылау, көміртегі жабыны, гетероатомдармен легирлеу және ZnO-өткізгіштігі жоғары субстраттары бар композиттерді құру сияқты стратегияларды қабылдады. Бұл әдістер көбінесе бірнеше модификациялық стратегияларды біріктіру арқылы литийді сақтаудың жақсы өнімділігіне қол жеткізеді, ал кейбір металл цинкат қосылыстары да тамаша электрохимиялық өнімділікті көрсетеді.
4. MPₓ
Металл фосфидтері де соңғы жылдары литий-ионды батареялар үшін анодтық материалдарды қолдануда кеңінен назар аударды. Бұл қосылыстар әдетте түрлендіру механизмі арқылы литиймен әрекеттеседі және формула бірлігіне көп{2}}электрон тасымалдау реакцияларына байланысты өте жоғары теориялық меншікті сыйымдылықтарға ие болады. Дегенмен, олар әдетте литийлеу/делитиация кезінде үлкен көлемнің кеңеюінен зардап шегеді, бұл ұнтақтауға және белсенді бөлшектер мен ток коллекторы арасындағы электрлік байланыстың жоғалуына әкеледі, бұл олардың практикалық қолданылуын айтарлықтай шектейді.
Олардың ішінде соңғы жылдары темір, кобальт, никель және мыс{0}}фосфидтері қарқынды зерттелуде. Мысал ретінде темір фосфидтерін алатын болсақ, олардың теориялық меншікті сыйымдылығы 500–1800 мА·сағ/г жетуі мүмкін. Бұған қоса, металл фосфидтері, әдетте, металл оксидтері мен металл сульфидтеріне қарағанда литийді сақтау кернеуі (әдетте 0,5–1 В-ға қарсы Li⁺/Li) көрсетеді, бұл жылдам зарядтау кезінде литий дендритінің пайда болу қаупін азайтуға көмектеседі. Сонымен қатар, металл фосфидтері әдетте сәйкес металл оксидтеріне қарағанда жоғары электр өткізгіштігін көрсетеді, бұл жылдамдық көрсеткіштерін жақсарту үшін пайдалы. Сондықтан металл фосфидті наноқұрылымдарды және олардың көміртегі негізіндегі материалдармен композиттерін ұтымды жобалау осы саладағы маңызды зерттеу бағытына айналды. Мысалдарға Ni₂P, NiP₂, NiP₃, Ni₅P₄, CoP, Co₂P, CoP₃, FeP, FeP₂, Cu₃P және т.б. жатады. Бұл қосылыстардың барлығы зерттеулерде литий сақтаудың тамаша өнімділігін көрсетті, практикалық қолдану үшін үлкен әлеуетті көрсетті. Ni₂P және Li–Ni–P үштік қосылыстары тіпті бірегей құрылымдары мен жоғары электр өткізгіштігінің арқасында литий иондарының ультра жылдам-интеркалация/деинтеркалация реакцияларына қол жеткізе алады.