Beth yw Anod Graffit?

Anod graffit yw'r electrod negatif yn abatri ïon lithiwm, wedi'i wneud o garbon wedi'i drefnu mewn taflenni haenog sy'n storio ac yn rhyddhau ïonau lithiwm yn ystod codi tâl a gollwng. Mae'n gwasanaethu fel y prif ddeunydd gwesteiwr lle mae ïonau lithiwm yn cael eu mewnosod rhwng haenau graffit pan fydd y batri yn codi tâl, gan gyfrif am 10-20% o gyfanswm pwysau batri.

Daw effeithiolrwydd graffit fel anod o'i bensaernïaeth atomig. Mae atomau carbon yn bondio mewn dalennau gwastad, hecsagonol a elwir yn haenau graphene, wedi'u pentyrru ar ben ei gilydd gyda bylchiad o 3.354 angstrom. Mae grymoedd gwan van der Waals yn dal yr haenau hyn gyda'i gilydd-yn ddigon cryf i gynnal strwythur, ond yn ddigon gwan i adael i ïonau lithiwm lithro rhyngddynt.

Mae'r strwythur haenog hwn yn creu llwybrau naturiol ar gyfer symudiad ïon. Pan fydd batri yn codi tâl, mae ïonau lithiwm yn mudo o'r catod trwy'r electrolyte ac yn ymwreiddio eu hunain rhwng haenau graffit trwy broses a elwir yn intercalation. Mae'r gofod rhwng haenau yn ehangu tua 10% i ddarparu ar gyfer yr ïonau hyn. Pan fydd y batri yn gollwng, mae'r ïonau'n gadael y graffit ac yn dychwelyd i'r catod, gan ryddhau egni sydd wedi'i storio.

Mae'r graffit yn ffurfio'r hyn y mae ymchwilwyr yn ei alw'n gyfansoddion rhyngosod graffit lithiwm (Li-GICs) ar wahanol gamau. Ar wefr lawn, mae'r anod yn cyrraedd cyfansoddiad o LiC₆-un atom lithiwm am bob chwe atom carbon-sy'n cynrychioli'r dwysedd storio mwyaf y gall graffit ei gyflawni.

Mae graffit yn dominyddu deunyddiau anod batri am resymau sy'n mynd y tu hwnt i argaeledd syml. Mae ei allu damcaniaethol yn cyrraedd 372 mAh / g, gan ddarparu perfformiad dibynadwy ar draws miloedd o gylchoedd gwefr. Yn bwysicach fyth, mae graffit yn gweithredu ar botensial electrocemegol isel o 0.01-0.2 V yn erbyn Li/Li⁺, sy'n gwneud y mwyaf o'r gwahaniaeth foltedd rhwng anod a catod, gan drosi'n uniongyrchol i ddwysedd ynni uwch yn y gell batri cyflawn.

Mae'r deunydd yn trin newidiadau cyfaint yn osgeiddig. Yn wahanol i ddewisiadau amgen sy'n ehangu'n ddramatig yn ystod lithiation, mae strwythur graffit yn cynnwys ïonau lithiwm gydag ychydig iawn o chwyddo-yn nodweddiadol llai na 10%. Mae'r sefydlogrwydd adeileddol hwn yn esbonio pam mae anodau graffit yn fwy na 1,000 o gylchoedd gwefru fel mater o drefn gydag ychydig iawn o ddiraddio cynhwysedd.

Mae cost yn chwarae rhan bendant. Mae graffit naturiol o weithrediadau mwyngloddio a graffit synthetig o olosg petrolewm ill dau yn cynnig costau cynhyrchu ymhell islaw deunyddiau amgen. O 2024 ymlaen, mae graffit sfferig naturiol yn gwerthu am oddeutu $7,000 y dunnell o'i gymharu â graffit synthetig ar $10,000 y dunnell. Mae'r deunydd yn gofyn am lefelau purdeb sy'n fwy na 99.95% ar gyfer cymwysiadau batri, a gyflawnir trwy brosesau puro sydd, er bod ynni'n ddwys, yn parhau i fod yn economaidd hyfyw ar raddfa.

Mae ystyriaethau diogelwch hefyd yn ffafrio graffit. Mae'r haen rhyngphase electrolyt solet (SEI) sy'n ffurfio ar arwynebau graffit yn ystod codi tâl cychwynnol yn gweithredu fel rhwystr amddiffynnol, gan atal dadelfennu electrolyte parhaus tra'n caniatáu cludiant ïon lithiwm. Galluogodd y nodwedd hunan-amddiffyn hon, a ddarganfuwyd gan ymchwilwyr ym 1990 gan ddefnyddio electrolytau carbonad ethylene, hyfywedd masnachol anodau graffit a sbardunodd y chwyldro batri ïon lithiwm a ddilynodd.

Graphite Anode

Mae'r diwydiant batri yn dod o hyd i graffit trwy ddau lwybr gwahanol, pob un â manteision penodol.

Mae graffit naturiol yn tarddu o ddyddodion crisialog naddion a dynnwyd trwy fwyngloddio, yn bennaf yn Tsieina, Brasil, Madagascar ac India. Mae gweithgynhyrchwyr yn prosesu graffit naddion amrwd trwy falu, sfferoideiddio-lle mae grymoedd mecanyddol yn siapio naddion afreolaidd yn ronynnau sfferig-dosbarthu, a phuro i gyrraedd-manylebau gradd batri. Mae cynhyrchu graffit naturiol yn defnyddio tua 1.1 × 10⁴ MJ fesul tunnell o egni.

Mae'r cam spheroidization yn hollbwysig. Mae perfformiad batri yn gwella gyda gronynnau sfferig oherwydd eu bod yn pacio'n fwy dwys mewn electrodau, gan gynyddu dwysedd ynni cyfeintiol a gwella dargludedd trydanol trwy'r strwythur anod. Mae graffit naturiol fel arfer yn dangos crisialu uwch na dewisiadau amgen synthetig, gan gynnig dargludedd trydanol a thermol uwch.

Mae graffit synthetig yn dechrau o olosg petrolewm, golosg nodwydd, neu golosg traw-sgil-gynhyrchion puro olew. Mae gweithgynhyrchwyr yn gwresogi'r rhagsylweddion carbon hyn i dymheredd uwch na 2,500 gradd yn ystod graffiteiddio, gan adlinio'r atomau carbon i'r strwythur haenog, trefnus sy'n nodweddiadol o graffit. Mae'r broses hon yn gofyn am tua 4 × 10⁴ MJ fesul tunnell - 3.6 gwaith y gofyniad ynni ar gyfer cynhyrchu graffit naturiol.

Fodd bynnag, mae graffit synthetig yn darparu priodweddau mwy cyson. Mae'r broses weithgynhyrchu dan reolaeth yn cynhyrchu meintiau gronynnau unffurf ac ymddygiad electrocemegol rhagweladwy, y mae gweithgynhyrchwyr batri yn ei werthfawrogi ar gyfer rheoli ansawdd. Ar hyn o bryd, mae'r diwydiant yn rhannu tua 55% o graffit synthetig a 45% naturiol ar gyfer cynhyrchu anod, er bod y cydbwysedd hwn yn newid wrth i buro graffit naturiol wella.

Erbyn 2020, roedd deunyddiau anod graffit naturiol yn dal 39% o'r farchnad, gyda rhagamcanion yn nodi twf parhaus wedi'i ysgogi gan effaith amgylcheddol is a llai o ddefnydd o ynni wrth gynhyrchu.

Mae mabwysiadu eang Graphite yn cuddio cyfyngiad perfformiad sylweddol: codi tâl cyflym. Pan fydd batris yn gwefru'n gyflym, mae ïonau lithiwm yn cyrraedd wyneb yr anod yn gyflymach nag y gallant intercalate i'r strwythur graffit. Yna mae'r ïonau gormodol yn adneuo ar wyneb yr anod fel lithiwm metelaidd-ffeomen o'r enw platio lithiwm.

Mae platio lithiwm yn creu problemau lluosog. Nid yw'r metel plât yn cyfrannu at gapasiti batri, gan leihau'r storfa ynni sydd ar gael yn effeithiol. Yn fwy pryderus, mae platio a stripio dro ar ôl tro yn niweidio strwythur yr anod ac yn bwyta'r electrolyte hylif, gan gyflymu pylu cynhwysedd. Mewn achosion eithafol, gall dendrites lithiwm dyfu drwy'r gwahanydd rhwng electrodau, gan achosi cylchedau byr mewnol.

Mae'r achos sylfaenol yn gorwedd mewn cineteg trylediad lithiwm. Mae gosod ïonau lithiwm rhwng haenau graffit yn ei gwneud yn ofynnol iddynt oresgyn rhwystrau ynni wrth iddynt symud o'r electrolyt i'r strwythur solet. O dan gyfraddau cyfredol uchel, mae polareiddio crynodiad yn datblygu-mae'r crynodiad lithiwm ar wyneb yr anod yn fwy na'r hyn y gall y deunydd ei amsugno, gan yrru'r potensial yn ddigon isel i blatio lithiwm metelaidd yn lle hynny.

Mae ymchwilwyr yn mynd i'r afael â'r cyfyngiadau hyn trwy sawl dull. Mae haenau arwyneb sy'n defnyddio deunyddiau dargludo ïon carbon amorffaidd neu lithiwm yn creu dosbarthiad lithiwm mwy unffurf a chludiant ïon cyflymach ar yr wyneb graffit. Mae optimeiddio electrolyte gydag ychwanegion penodol yn helpu i ffurfio haenau SEI mwy sefydlog sy'n hwyluso trosglwyddo ïon. Mae rhai gweithgynhyrchwyr yn addasu morffoleg gronynnau graffit neu'n cynyddu'r bylchau rhwng haenau i gyflymu trylediad lithiwm.

Mae astudiaethau diweddar yn 2024 wedi dangos y gall anodau graffit gyda haenau optimaidd a fformwleiddiadau electrolyte gynnal cyfraddau codi tâl sy'n agosáu at 6C (tâl llawn mewn 10 munud) tra'n cynnal bywyd beicio y tu hwnt i 500 o gylchoedd. Fodd bynnag, mae hwn yn parhau i fod yn faes datblygu gweithredol wrth i weithgynhyrchwyr cerbydau trydan dargedu galluoedd gwefru hyd yn oed yn gyflymach.

Graphite Anode

-anodau sy'n seiliedig ar silicon yw'r brif her i oruchafiaeth graffit, wedi'i yrru gan gynhwysedd damcaniaethol uwch o silicon o 4,200 mAh/g-dros ddeg gwaith yn fwy na graffit. Mae'r fantais capasiti hon yn deillio o allu silicon i fondio â 4.4 atom lithiwm fesul atom silicon (Li₄.₄Si), tra bod angen chwe atom carbon ar graffit i fondio ag un ïon lithiwm.

Mae'r apêl yn amlwg. Gallai disodli hyd yn oed 10-20% o graffit â silicon gynyddu dwysedd ynni batri 10-30%, gan gyfieithu'n uniongyrchol i ystod gyrru hirach mewn cerbydau trydan. Mae sawl cwmni newydd a chynhyrchydd mawr wedi buddsoddi'n helaeth mewn datblygu anod silicon, gyda chwmnïau fel Sila Nanotechnologies a BMW yn partneru ar gymwysiadau masnachol wedi'u targedu ar gyfer canol y 2020au.

Ond daw mantais hanfodol i fantais silicon: ehangu cyfaint. Mae gronynnau silicon yn chwyddo mwy na 300% yn ystod lithiation, o'i gymharu â 10% cymedrol graffit. Mae'r ehangiad enfawr hwn yn torri gronynnau, yn tarfu ar gysylltiadau trydanol, ac yn ansefydlogi'r haen SEI. Mae'r anod yn ei hanfod yn malurio ei hun trwy weithrediad arferol, gan achosi pylu cynhwysedd cyflym. Prin fod anodau silicon cynnar wedi goroesi 100 o gylchoedd gwefru.

Mae peirianwyr yn datblygu atebion. Mae gronynnau nanostrwythuredig silicon ar y raddfa nanomedr-yn darparu ar gyfer straen ehangu yn well. Mae strwythurau silicon mandyllog yn darparu lle gwag mewnol ar gyfer ehangu. Mae silicon ocsid (SiOx) yn cynnig cyfaddawd gyda chynhwysedd damcaniaethol o 2,675 mAh / g a llai o ehangu o'i gymharu â silicon pur. Mae rhwymwyr uwch-y deunyddiau sy'n dal gronynnau anod gyda'i gilydd-yn ymgorffori priodweddau elastig i gynnal cyswllt trydanol yn ystod newidiadau cyfaint.

Ar hyn o bryd, cyfansoddion graffit silicon yw'r dull mwyaf hyfyw yn fasnachol. Trwy gyfuno 5-15% o silicon yn anodau graffit, mae gweithgynhyrchwyr yn cael gwelliannau gallu ystyrlon wrth gyfyngu ar effeithiau dinistriol ehangu silicon. Mae'r strategaeth hybrid hon yn darparu dwysedd ynni 15-20% yn uwch nag anodau graffit pur tra'n cynnal bywyd beicio 500-800 sy'n dderbyniol ar gyfer llawer o gymwysiadau.

Mae cost yn parhau i fod yn rhwystr sylweddol. Roedd anodau cyfansawdd carbon silicon yn costio tua 750,000 CNY y dunnell yn 2024, o gymharu â 50,000-100,000 CNY y dunnell ar gyfer anodau graffit. Mae dadansoddwyr diwydiant deunyddiau anod silicon prosiect angen lleihau costau i 110,000-170,000 CNY y dunnell ar gyfer mabwysiadu masnachol eang.

Mae'r farchnad anod graffit yn profi twf sylweddol. Wedi'i brisio ar $11.9 biliwn yn 2022, mae rhagamcanion y diwydiant yn amcangyfrif y bydd y farchnad yn cyrraedd $50.83 biliwn erbyn 2030, sy'n cynrychioli cyfradd twf blynyddol cyfansawdd o 19.9%. Mae'r ehangiad hwn yn olrhain mabwysiadu cerbydau trydan yn uniongyrchol a defnyddio storfa ynni ar raddfa grid.

Mae deinameg cyflenwad yn haeddu sylw. Mae pob batri cerbyd trydan yn cynnwys 50-100 kg o graffit - tua deg gwaith yn fwy o graffit na lithiwm. Mae un Model S Tesla, er enghraifft, angen tua 85 kg o graffit ar gyfer ei becyn batri. Mae cynhyrchiad EV byd-eang yn cynyddu'n gyflym, gyda cherbydau trydan yn cyfrif am ganran gynyddol o werthiannau modurol.

Mae Tsieina yn dominyddu cadwyni cyflenwi graffit, gan reoli mwyngloddio graffit naturiol a chynhyrchu graffit synthetig. Mae'r crynodiad hwn wedi codi pryderon diogelwch cyflenwad ymhlith gweithgynhyrchwyr batri mewn rhanbarthau eraill. Roedd cyfyngiadau allforio Tsieina 2023 ar ddeunyddiau graffit yn dwysáu'r pryderon hyn, gan annog cenhedloedd y Gorllewin i fuddsoddi mewn datblygu galluoedd cynhyrchu a phrosesu graffit domestig.

Mae'r broses buro yn cynrychioli'r gyrrwr cost sylfaenol. Mae trosi graffit naturiol wedi'i gloddio yn ddeunydd gradd batri yn gofyn am asidau cryf a chamau prosesu lluosog, gan greu ystyriaethau amgylcheddol. Fodd bynnag, mae ôl troed carbon cyffredinol cynhyrchu graffit naturiol yn parhau i fod gryn dipyn yn is na graffit synthetig, yn bennaf oherwydd y broses graffiteiddio ynni ddwys sydd ei angen ar gyfer deunydd synthetig.

Mae ailgylchu yn cynnig cyfle a her. Mae batris ïon lithiwm wedi ymddeol yn cynnwys meintiau sylweddol o graffit-yn aml 40-50% o'r "màs du" a adferwyd o weithrediadau ailgylchu. Fodd bynnag, mae echdynnu ac ail-puro'r graffit hwn i fanylebau gradd batri yn parhau i fod yn dechnegol anodd ac yn ymylol yn economaidd ar y graddfeydd presennol. Mae ymchwilwyr yn datblygu prosesau ailgylchu mwy effeithlon, gan gydnabod y bydd adferiad graffit dolen gaeedig yn dod yn fwyfwy pwysig wrth i gyfeintiau batri dyfu.

Er mai batris ïon lithiwm yw cymhwysiad mwyaf anod graffit, mae'r deunydd yn gwasanaethu mewn systemau electrocemegol eraill. Mewn celloedd tanwydd, yn enwedig celloedd tanwydd pilen cyfnewid proton (PEMFCs), mae graffit yn ffurfio'r platiau maes llif catod sy'n dosbarthu ocsigen yn gyfartal i safleoedd adwaith wrth ddargludo electronau.

Mae cynhyrchu alwminiwm yn dibynnu'n fawr ar anodau graffit yn y broses mwyndoddi electrolytig. Mae proses Hall-Héroult, sy'n cynhyrchu bron pob un o'r alwminiwm cynradd, yn defnyddio anodau graffit mawr sy'n ocsideiddio'n raddol ac mae'n rhaid eu disodli o bryd i'w gilydd. Mae'r cymhwysiad diwydiannol hwn yn defnyddio symiau sylweddol o graffit yn fyd-eang.

Mae cemegau batri sy'n dod i'r amlwg yn archwilio graffit hefyd. Gall batris ïon sodiwm a batris ïon potasiwm ddefnyddio anodau graffit, ond gyda gwahanol fecanweithiau a chynhwysedd rhyng-gyfraddiad o gymharu â systemau lithiwm. Wrth i'r technolegau batri amgen hyn aeddfedu, gallant greu galw ychwanegol am ddeunyddiau anod graffit.

Mae ymchwilwyr batri yn dilyn sawl llwybr i wella perfformiad anod graffit heb gefnu ar fanteision sylfaenol y deunydd.

Mae peirianneg interphase yn canolbwyntio ar optimeiddio ffurfiant haen SEI. Mae'r SEI yn pennu cineteg trafnidiaeth lithiwm, cyclability, a nodweddion diogelwch. Nod ychwanegion electrolyt uwch a thriniaethau arwyneb yw creu haenau SEI teneuach, mwy unffurf sy'n lleihau'r defnydd o lithiwm wrth ffurfio tra'n cynyddu dargludedd ïonig i'r eithaf.

Mae peirianneg gronynnau yn addasu morffoleg graffit i wella perfformiad. Mae ymchwilwyr yn ymchwilio i graffit artiffisial gyda strwythurau mandwll rheoledig, gronynnau wedi'u haddasu ar eu harwyneb â gwlychu electrolytau gwell, a strwythurau cyfansawdd sy'n cyfuno gwahanol fathau o graffit i wneud y gorau o allu a gallu cyfradd.

Mae addasu bylchiad rhwng haenau yn cynrychioli dull arall. Trwy ehangu ychydig ar y bwlch rhwng haenau graphene-er enghraifft, trwy intercalation cemegol neu ddiffygion strwythurol-gall ymchwilwyr gyflymu cyfraddau trylediad lithiwm. Dangosodd gwaith diweddar yn 2024 fod ehangiad rhyng-haenog a reolir yn ofalus o 0.3354 nm i 0.342 nm wedi gwella'n sylweddol y gallu i godi tâl cyflym tra'n cynnal sefydlogrwydd strwythurol.

Mae technolegau cotio yn parhau i ddatblygu. Mae haenau carbon caled a charbon meddal yn cynnig manteision gwahanol: mae haenau carbon caled yn gwella perfformiad cyfradd, yn enwedig ar ddwysedd cyfredol uchel, tra bod haenau carbon meddal yn gwella effeithlonrwydd coulombig cychwynnol a sefydlogrwydd beicio. Mae dewis deunyddiau cotio priodol yn seiliedig ar ofynion cymhwysiad yn caniatáu optimeiddio'r triongl bywyd cyfradd capasiti sy'n diffinio perfformiad batri.

Graphite Anode

Mae graffit yn cydbwyso gofynion lluosog y mae deunyddiau eraill yn ei chael hi'n anodd eu cyfateb ar yr un pryd. Mae ei strwythur haenog yn darparu ar gyfer ïonau lithiwm yn naturiol gydag ychydig iawn o newid cyfaint (llai na 10% o ehangu), gan alluogi miloedd o gylchoedd gwefr. Mae'r deunydd yn gweithredu ar botensial isel iawn (0.01-0.2 V), gan wneud y mwyaf o foltedd batri. Mae'n doreithiog, yn gymharol rad, ac yn cael ei ddeall yn dda ar ôl degawdau o ddefnydd masnachol. Er bod deunyddiau fel silicon yn cynnig gallu uwch, maent yn dioddef o broblemau ehangu cyfaint difrifol y mae graffit yn eu hosgoi.

Daw graffit naturiol o weithrediadau mwyngloddio ac fel arfer mae'n cynnig gwell dargludedd trydanol oherwydd crisialu uwch. Mae angen llai o egni i gynhyrchu-tua 1.1 × 10⁴ MJ y dunnell yn erbyn 4 × 10⁴ MJ y dunnell ar gyfer graffit synthetig. Mae graffit synthetig, a wneir trwy wresogi golosg petrolewm i dros 2,500 gradd, yn darparu eiddo a phurdeb mwy cyson. Ar hyn o bryd, mae'r diwydiant yn defnyddio tua 55% o graffit synthetig a 45% naturiol, er bod cyfran y farchnad graffit naturiol yn tyfu oherwydd manteision amgylcheddol a chost.

Mae anodau graffit yn wynebu heriau gyda chodi tâl cyflym. Pan fydd cerrynt codi tâl yn rhy uchel, mae ïonau lithiwm yn cyrraedd yn gyflymach nag y gallant ei fewnosod yn y strwythur graffit, gan achosi iddynt blatio fel lithiwm metelaidd ar wyneb yr anod yn lle hynny. Mae'r platio lithiwm hwn yn lleihau'r gallu ac yn niweidio'r batri. Mae ymchwilwyr yn gwella -gallu codi tâl cyflym trwy haenau arwyneb, optimeiddio electrolytau, a pheirianneg gronynnau, gydag astudiaethau diweddar yn 2024 yn cyflawni cyfraddau codi tâl o 6C (tâl 10 munud) tra'n cynnal bywyd beicio derbyniol.

Ni fydd Silicon yn disodli graffit yn llawn yn y tymor agos, er ei fod yn dod yn rhan o'r datrysiad. Mae Silicon yn cynnig gallu 10x yn uwch na graffit ond yn ehangu 300% yn ystod codi tâl, gan achosi diraddio cyflym. Mae'r dull ymarferol yn defnyddio cyfansoddion graffit silicon, gan gyfuno 5-15% o silicon yn anodau graffit i ennill dwysedd ynni 15-20% yn uwch wrth reoli problemau ehangu. Mae anodau silicon pur yn parhau i gael eu datblygu, gyda masnacheiddio yn debygol o ddibynnu ar gyflawni bywyd beicio derbyniol a lleihau costau.

Mae'r anod graffit yn dangos sut mae deunyddiau sy'n ymddangos yn syml yn aml yn gweithio'n union oherwydd y symlrwydd hwnnw. Mae angen rhywle i ïonau lithiwm fynd yn ystod gwefru- rhywle sy'n sefydlog, yn gildroadwy, ac nad yw'n disgyn ar wahân ar ôl ychydig o gylchoedd. Mae strwythur haenog Graphite yn darparu'n union hynny, heb ddrama na chymhlethdod. Tra bod ymchwilwyr yn mynd ar drywydd galluoedd uwch a chodi tâl cyflymach, maen nhw'n gweld bod gwyro'n rhy bell o nodweddion sylfaenol graffit yn cyflwyno problemau sy'n aml yn gorbwyso'r buddion. Mae'n debygol bod goruchafiaeth barhaus y deunydd mewn batris ïon lithiwm yn parhau am ddegawdau nid er gwaethaf ei gyfyngiadau, ond oherwydd bod y cyfyngiadau hynny'n hylaw ac yn cael eu deall yn dda.

Ffynonellau Data:

Graffit fel deunyddiau anod: Mecanwaith sylfaenol, cynnydd diweddar a datblygiadau - Energy Storage Materials (2020)

Dadansoddiad Marchnad Anod Graffit Byd-eang - Ymchwil i'r Farchnad Rhinwedd (2024)

Anod graffit naturiol ar gyfer batris lithiwm uwch -ion - Chemical Engineering Journal (2024)

Dyfodol anodau carbon ar gyfer batris ïon lithiwm - Dyfodol Carbon (2024)

Yn{0}}cyflymu anod graffit ar gyfer batris ion lithiwm - Applied Physics Letters (2024)

Adolygiad ar Anodes Graffit ar gyfer Cyflym -Godi Lithiwm -Batris Ion - Deunyddiau Gweithredol Uwch (2024)

Graffit: y mwyn critigol newydd - Nature Reviews Materials (2025)