Подготовка кремний-углеродного композиционного материала для материала анода ионной батареи

Приготовление кремний-углеродного композиционного материала для материала анода ионной батареи

Литий-ионные аккумуляторы (LIB) все чаще используются в накопителях большой емкости, таких как электромобили и устройства накопления энергии (ESS), и в мобильных устройствах благодаря их стабильным ресурсным характеристикам и высокой эффективности.

Следующие стратегии могут быть использованы для повышения плотности энергии LIB (Wh = кг): 1) изменить данные электрода 2) усовершенствовать технологию нанесения покрытия 3) улучшить заполнение данными анода и катода, 4) улучшить поглощение лития Скорость катода. Однако методы 2-4, как правило, ограничиваются оптимизацией внутреннего пространства и планированием, и поэтому активно проводятся исследования состава новых электродных материалов.

В настоящее время наиболее представительным источником катодов, используемых в LIBS, является графит. Из-за одноосной ориентации графенового слоя он проявляет очень обратимое поведение заряда-разряда и поэтому имеет длительный срок службы.

Кроме того, когда графит полностью заряжен, то есть когда между слоями присутствуют ионы лития, потенциал электрода составляет 0 В относительно Li = Li +. Это указывает на то, что графит может проявлять потенциал, аналогичный потенциалу чистого металла Li. Следовательно, более высокая энергия может быть получена путем сборки батареи с графитовым катодом и оксидным анодом.

Однако, учитывая потребность в батареях большой емкости в то время, низкая теоретическая емкость графита (372 мАч = г, 837 мАч = см3) является ключевым препятствием для постоянного использования графита в качестве материала анода. Следовательно, для разработки высокопроизводительных и высокопроизводительных литиевых вторичных батарей важно разработать неуглеродистые анодные материалы.

Среди этих неуглеродистых материалов Si является наиболее подходящим, поскольку он имеет высокую разрядную емкость 4200 мАч = г и потенциал отклика лития 0,4 В (vsLi = Li +). Тем не менее, Si столкнулся с ключевой проблемой, то есть, объем сильно изменяется во время процесса зарядки и разрядки, что приводит к плохой обратимости и снижению чувствительности емкости.

Для уменьшения объемного расширения были предложены многочисленные подходы, такие как наноразмерный отклик металлических частиц на литий, состав гетерогенных сплавов, реагирующих с литием, и комплексы активный = неактивный металл и состав литий-сплав = углерод. 11-15)

На этом семинаре мы пытаемся решить проблему объемного расширения в кремнии путем составления композитных данных кремний-углеродная сажа (Si-CB). Структура CB формируется путем агрегации первичных частиц в разных направлениях, образуя сеть разных направлений и пространств, образующихся в агрегате CB вследствие случайного роста. 16-19)

Поэтому в случае расширения объема эти пространства будут использоваться в качестве буфера для содержания кремния