Анодните материали от -тип преобразуване включват главно метални оксиди, фосфиди, сулфиди и нитриди. В електрохимичните процеси тези материали насърчават образуването или разлагането налитиеви съединениячрез реакциите на редукция или окисление на металите. Тъй като те могат да участват в много-електронни редокс процеси, анодите, базирани на тези материали, проявяват обратим капацитет до 1000 mA·bg.
FeOₓ
Поради ниската си цена, сравнително ниска токсичност, изобилие от природни запаси и особено висок теоретичен специфичен капацитет, материалите от железен оксид са широко изследвани като анодни материали за литиево-йонни батерии. Обичайните съединения на железен оксид включват -Fe₂O₃, -Fe2O₃ и Fe3O₄. Тези съединения показват теоретичен специфичен капацитет от приблизително 1007 mA·h/g и съответно 926 mA·h/g. Въпреки това, железният оксид е изправен пред много проблеми по време на практическо приложение. Бавната кинетика на транспорта на електрони/йони и силното разширяване/свиване на обема по време на повтарящи се процеси на зареждане-разреждане водят до бързо намаляване на капацитета и лоша скорост на електродите от железен оксид. В допълнение, насипните материали от железен оксид имат присъща ниска електрическа проводимост. За да се справят с тези проблеми, изследователите са приели главно стратегии като контрол на морфологията и структурата, въглеродно покритие и изграждането на композитни материали с високопроводими субстрати. Тези подходи често постигат синергични ефекти чрез комбинация от множество стратегии и е постигнат известен напредък.
CoOₓ
Кобалтовите оксиди (CoOₓ), като Co₃O₄ и CoO, също са широко изследвани като анодни материали за литиево-йонни батерии поради високия си теоретичен специфичен капацитет. Подобно на железните оксиди, CoOₓ страда от същите предизвикателства: големи промени в обема по време на процеса на зареждане-разреждане, лоша присъща електрическа проводимост и кинетика на бавна реакция, което води до бързо намаляване на капацитета и лоша циклична стабилност. Гуан и др. синтезирани едно-фазови осем-странни Co₃O₄ нанодискове, използващи кислород като прекурсор на реакцията. Тези нанодискове имат размер на частиците 100–200 nm и осигуряват обратим специфичен капацитет от приблизително 474 mA·h/g, когато се циклизират при висока плътност на тока. Този резултат показва, че морфологията и размерът на частиците имат значително влияние върху електрохимичните характеристики на CoOₓ. Wang и др. подготвени наноигли от Co₃O₄, отгледани директно върху титанов субстрат, използвайки хидротермален метод. Тези наноигли не само показват отличен електрически контакт с токовия колектор, но също така ефективно буферират разширяването на обема. След 30 цикъла при 0.2C, те все още поддържат висок обратим капацитет от 1015 mA·h/g.
За CoOₓ композитни системи, съставени от два или повече компонента, синергичният ефект между компонентите може допълнително да подобри цялостната електрохимична ефективност. Например, комбинирането на кобалтов оксид с високопроводими материали на базата на въглерод- или други метални оксиди може значително да подобри производителността на скоростта и стабилността при цикъл. Това доведе до нарастващо внимание към проектирането и разработването на композитни системи в тази област.
ZnO
Цинковият оксид също привлече голямо внимание като аноден материал за литиево-йонни батерии поради своя относително висок теоретичен специфичен капацитет, ниска цена, лесна подготовка и разнообразна морфология. ZnO реагира с литий чрез комбиниран механизъм на легиране (образувайки сплав Li–Zn) и преобразуване (образувайки Li₂O). Неговият теоретичен специфичен капацитет може да достигне 978 mA·h/g, което е значително по-високо от това на графитните аноди. Въпреки това, цинковият оксид страда от лоша електрическа проводимост, силно разширяване/свиване на обема по време на повтарящи се цикли на зареждане-разреждане и генериране на големи количества неактивен Li₂O по време на цикъл. Тези фактори водят до бързо намаляване на капацитета, лоша производителност и кратък живот на ZnO електродите. За да се справят с тези проблеми, изследователите са възприели главно стратегии като контрол на морфологията и структурата, въглеродно покритие, допинг с хетероатоми и конструиране на композити на базата на ZnO- с високопроводими субстрати. Тези методи често постигат по-добра производителност при съхранение на литий чрез комбиниране на множество стратегии за модификация, а някои метални цинкови съединения също показват отлични електрохимични характеристики.
4. MPₓ
През последните години металните фосфиди също привлякоха широко внимание при приложението на анодни материали за литиево-йонни батерии. Тези съединения обикновено реагират с литий чрез механизъм на преобразуване и често имат много висок теоретичен специфичен капацитет поради много{2}}реакциите на пренос на електрони на формулна единица. Въпреки това, те обикновено страдат от голямо разширяване на обема по време на литиране/делитиране, което води до пулверизация и загуба на електрически контакт между активните частици и токоприемника, което силно ограничава тяхното практическо приложение.
Сред тях фосфидите на базата на желязо, кобалт, никел и-мед са интензивно изследвани през последните години. Вземайки железни фосфиди като пример, техните теоретични специфични капацитети могат да достигнат 500–1800 mA·h/g. Освен това, металните фосфиди обикновено показват по-високи напрежения за съхранение на литий (обикновено 0,5–1 V спрямо Li⁺/Li) от металните оксиди и металните сулфиди, което помага за намаляване на риска от образуване на литиев дендрит по време на бързо зареждане. Освен това, металните фосфиди обикновено показват по-висока електрическа проводимост от съответните метални оксиди, което е от полза за подобряване на производителността на скоростта. Следователно рационалното проектиране на наноструктури от метален фосфид и техните композити с въглерод-материали се превърна във важна изследователска насока в тази област. Примерите включват Ni₂P, NiP₂, NiP3, Ni₅P₄, CoP, Co₂P, CoP3, FeP, FeP₂, Cu3P и др. Всички тези съединения са показали отлична производителност при съхранение на литий в изследванията, показвайки голям потенциал за практическо приложение. Тройните съединения Ni₂P и Li–Ni–P могат дори да постигнат ултрабързи реакции на интеркалиране/деинтеркалиране на литиево-йони поради уникалните си структури и висока електрическа проводимост.