Silicio-anglies kompozicinės medžiagos, skirtos jonų akumuliatoriaus anodams, paruošimas

Silikoninės anglies kompozicinės medžiagos paruošimas jonų akumuliatoriaus anodams

Dėl stabilių gyvenimo charakteristikų ir didelio efektyvumo ličio jonų akumuliatoriai (LIB) vis dažniau naudojami didelėse talpyklose, tokiose kaip elektrinės transporto priemonės ir energijos kaupimo įtaisai (ESS) bei mobilieji įrenginiai.

LIB energijos tankiui padidinti gali būti naudojamos šios strategijos (Wh = kg): 1) modifikuokite elektrodo duomenis 2) patobulinkite dangos technologiją 3) patobulinkite duomenų užpildymą anodais ir katodais, 4) padidinkite ličio absorbciją katodo norma. Tačiau 2-4 metodai paprastai apsiriboja vidinės erdvės optimizavimu ir planavimu, todėl aktyviai vykdomi naujų elektrodų medžiagų sudėties tyrimai.

Šiuo metu tipiškiausias LIBS naudojamas katodų šaltinis yra grafitas. Dėl vienatūrės grafeno sluoksnio orientacijos, jis pasižymi labai grįžtamąja įkrovos ir iškrovos elgsena, todėl turi ilgą ciklo laiką.

Be to, kai grafitas yra visiškai įkrautas, tai yra, kai tarp sluoksnių yra ličio jonų, elektrodo potencialas yra 0 V, palyginti su Li = Li +. Tai rodo, kad grafito potencialas gali būti panašus į gryno Li metalo. Todėl didesnę energiją galima gauti sudedant akumuliatorių su grafito katodu ir anodo pagrindu pagamintu oksidu.

Tačiau atsižvelgiant į tuo metu vykstančią didelės talpos baterijų paklausą, maža teorinė grafito talpa (372mAh = g, 837mAh = cm3) yra pagrindinė kliūtis nuolat naudoti grafitą kaip anodo medžiagą. Todėl, norint sukurti didelės talpos, didelio našumo ličio antrines baterijas, svarbu sukurti anglis neturinčias medžiagas.

Tarp šių anglies neturinčių medžiagų tinkamiausias yra Si, nes jos aukšta iškrovimo galia yra 4200mAh = g, o ličio atsako potencialas yra 0,4 V (vsLi = Li +). Tačiau Si susidūrė su pagrindine problema, tai yra, įkrovimo ir iškrovimo metu stipriai pasikeičia tūris, dėl kurio prastas grįžtamumas ir jautrus talpos mažėjimas.

Siūloma daugybė būdų, kaip sumažinti tūrio išplėtimą, pavyzdžiui, metalų dalelių reagavimas į litą nanodalelio mastu, heterogeninių lydinių, reaguojančių su ličiu, sudėtis ir aktyvūs = neaktyvūs metalų kompleksai bei ličio lydinio = anglies kompozicija. 11-15)

Šiame seminare bandome išspręsti silicio tūrinio išsiplėtimo problemą, sudarydami silicio-anglies juodojo (Si-CB) sudėtinius duomenis. CB struktūra susidaro sujungiant pirmines daleles skirtingomis kryptimis, kad susidarytų skirtingų krypčių ir erdvių tinklas, susidarantis CB agregate dėl atsitiktinio augimo. 16–19)

Todėl tūrio išplėtimo atveju šie tarpai bus naudojami kaip buferis, kuriame bus silicio