Почему кремний-углеродный материал является наиболее потенциальным катодом литиевой батареи?

Кремний до сих пор является катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов, который имеет самый высокий удельный накопитель (4200 мАч / г). Это один из самых многообещающих анодных материалов, но, как и в случае кремниево-литиевой батареи, есть некоторые узкие места в ее применении. Первый вопрос заключается в том, что кремний может появиться при расширении реакционного объема. Теоретический расчет и эксперимент могут доказать, что встроенный литий и извлеченный литий могут вызывать изменение объема. Изменение громкости 320%. Независимо от того, какой материал сделан, на микроуровне, в атомном масштабе кремния или в нанометровом масштабе, его расширение составляет 300%. Материальный дизайн должен учитывать большое изменение объема. Материалы с большими объемами производства приведут к проблемам с механикой местного производства. Серия фундаментальных исследований доказывает, что он может треснуть и нанести серьезный ущерб.

Увеличение объема кремния приведет к ряду результатов

1. Плохая производительность цикла измельчения частиц.

2. Плохое содержание активных веществ в связующем проводящем агенте.

Вторая проблема заключается в том, что пленка SEI на поверхности кремния относительно толстая и неровная, влияние температуры и добавок очень велико, что может повлиять на литий-ионный аккумулятор на удельную энергию.

Поскольку электрическая проводимость графитовой поверхности особенно хороша, SEI относительно однороден, его состав не такой, как у кремниевого анода. Чтобы исследовать эту проблему, ученые Китайской академии наук создали модельный материал, нанометровый кремний, подвергнув микрообработке колонной. Чтобы наблюдать рост этого материала в процессе зарядки и разрядки SEI, мы обнаружили, что с увеличением времени цикла SEI постепенно превращал кремниевый столбик в зазор посередине, после чего крышка также продолжала расти примерно на 4,5 микрон, поверхность кремния без какой-либо обработки, SEI может вырасти очень толстой. Это означает, что он пористый, растворитель всегда может обнажиться и погрузиться в поверхность кремния, так что в целом батарея не имеет хорошего дизайна. Как решить эту проблему, китайская академия наук, связанная с учеными, предприняла некоторую попытку сделать углеродное покрытие на кремнии, чтобы сравнить, мы делаем только часть графена на кремниевом покрытии, освобождаем в другом месте. Наконец, см. Покрытие и покрытие роста пленки SEI, SEI с углеродным покрытием значительно снижается, есть много без покрытия SEI пленки.

С точки зрения долгосрочных фундаментальных исследований: (1) наночастицы кремнезема; (2) силикон-углеродное покрытие; Такая технология может эффективно решить проблемы применения кремния в катоде литиевой батареи. Нанокарбид или оксид кремния и углеродистый кремний, кремний, стремятся сделать следующее:

Размер частиц кремния: <20 нм как можно меньше (теория)

Однородность: стандартное отклонение менее 5 нм.

: чистота> 99,95%

Внешний вид: сферическая ставка 100%

Кроме того, поверхность всего покрытия очень важна для предотвращения контакта кремния и электролита, что приводит к расходу толстой пленки SEI. Микроструктура конструкции также очень важна, нужно поддерживать электрический контакт в процессе циркуляции, ионных каналов, расширения объема.

Механизм с углеродным покрытием: Si - объемное расширение, предполагаемое совместно графитом и слоем аморфного покрытия, избегание материалов отрицательных электродов литиевого процесса при встроенном измельчении из-за огромного изменения объема и напряжения. Эффект от углеродного покрытия:

(1) ограничение и расширение буферного объема активных сайтов

(2) предотвратить воссоединение активности наночастиц

(3) для предотвращения проникновения электролита в центр, поддерживайте стабильную поверхность раздела и SEI

(4) емкость коэффициента вклада кремния, вклад углеродного материала в высокую электропроводность

Кремний-углеродный негатив имеет очень широкое рыночное пространство.

Технология анодных материалов является относительно зрелой, и ее концентрация высока, пропускная способность из Японии в Китай. В настоящее время предпочтение отдается анодным материалам с использованием углеродного материала, низкой стоимости литиевых батарей, базовой комплексной индустриализации реализации в Китае. Из этого региона Китай и Япония являются крупнейшими в мире производителями и маркетологами, предприятие по производству аккумуляторных батарей закупает катод в основном из Японии.

В последние годы, с постоянным совершенствованием производства и технологий Китая, Китай является основным источником сырья для анодных материалов, передача литиевой электроэнергии в Китай, увеличение доли рынка. Кремнийуглеродные анодные материалы - это будущее материала катода литиевых батарей - это наиболее потенциальные приложения, насколько велика емкость рынка кремниево-углеродных анодных материалов, теперь это также объясняет, почему так много компаний и исследовательских подразделений разрабатывают кремниево-углеродные анодные материалы.

Страница содержит содержимое машинного перевода.