Paratoi Deunydd Cyfansawdd Silicon-carbon ar gyfer Deunydd Anod Batri Ion

Paratoi deunydd cyfansawdd silicon-carbon ar gyfer deunydd anod batri ïon

Mae batris lithiwm-ion (LIB) wedi cael eu defnyddio fwyfwy mewn dyfeisiau storio capasiti mawr fel cerbydau trydan a dyfeisiau storio ynni (ESS) a dyfeisiau symudol oherwydd eu nodweddion bywyd sefydlog ac effeithlonrwydd uchel.

Gellir defnyddio'r strategaethau canlynol i hyrwyddo dwysedd egni'r LIB (Wh = kg): 1) addasu'r data electrod 2) gwella'r dechnoleg cotio 3) gwella'r broses o lenwi'r data yn yr anod a'r catod, 4) hyrwyddo'r amsugno lithiwm. cyfradd y catod. Fodd bynnag, mae dulliau 2-4 yn gyffredinol wedi'u cyfyngu i optimeiddio gofod a chynllunio mewnol, ac felly, mae ymchwil i gyfansoddiad deunyddiau electrod newydd yn cael ei gynnal.

Ar hyn o bryd, y ffynhonnell fwyaf cynrychioliadol o gathodau a ddefnyddir yn LIBS yw graffit. Oherwydd cyfeiriadedd uniaxial yr haen graphene, mae'n arddangos ymddygiad rhyddhau gwefr gwrthdroadwy iawn ac felly mae ganddo oes beicio hir.

Yn ogystal, pan fydd graffit wedi'i wefru'n llwyr, hynny yw, pan fydd ïonau lithiwm yn bresennol rhwng yr haenau, potensial yr electrod yw 0V vs Li = Li +. Mae hyn yn dangos y gall graffit arddangos potensial tebyg i botensial metel Li pur. Felly, gellir cael egni uwch trwy gydosod batri â chatod graffit ac anod wedi'i seilio ar ocsid.

Fodd bynnag, o ystyried y galw am fatris gallu uchel ar yr adeg honno, mae gallu damcaniaethol isel graffit (372mAh = g, 837mAh = cm3) yn rhwystr allweddol i ddefnyddio graffit yn barhaus fel deunydd anod. Felly, er mwyn datblygu batris eilaidd lithiwm perfformiad uchel, perfformiad uchel, mae'n bwysig datblygu deunyddiau anod di-garbon.

Ymhlith y deunyddiau di-garbon hyn, Si yw'r mwyaf addas oherwydd mae ganddo allu gollwng uchel o 4200mAh = g a photensial ymateb lithiwm o 0.4V (vsLi = Li +). Fodd bynnag, daeth Si ar draws problem allweddol, hynny yw, mae'r gyfaint yn newid yn ddifrifol yn ystod y broses codi tâl a rhyddhau, gan arwain at gildroadwyedd gwael a dadfeiliad capasiti sensitif.

Cynigiwyd nifer o ddulliau i leihau ehangu cyfaint, megis ymateb nano-raddfa gronynnau metel i lithiwm, cyfansoddiad aloion heterogenaidd sy'n adweithio â lithiwm, a chyfadeiladau metel gweithredol = anactif ac aloi lithiwm = cyfansoddiad carbon. 11-15)

Yn y gweithdy hwn, rydym yn ceisio delio â'r broblem ehangu swmp mewn silicon trwy gyfansoddi data cyfansawdd du silicon-carbon du (Si-CB). Mae strwythur CB yn cael ei ffurfio trwy agregu gronynnau cynradd i gyfeiriadau gwahanol i ffurfio rhwydwaith o wahanol gyfeiriadau a gofodau a ffurfiwyd yn agreg CB oherwydd twf ar hap. 16-19)

Felly, yn achos ehangu cyfaint, bydd y lleoedd hyn yn cael eu defnyddio fel byffer i gynnwys silicon