Новый прогресс в конструктивном проектировании электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов

Электродные материалы сопровождаются объемным расширением / сжатием во время процесса вкладки / делития, и этот объемный эффект часто приводит к разрушению материала из-за фрагментации. Следовательно, стабильность структуры электродного материала во время цикла зарядки и разрядки имеет жизненно важное значение для емкости аккумулятора, скорости удвоения и срока службы.

Основываясь на том явлении, что диоксид кремния (SiO2) может использоваться в качестве наполнителя для улучшения механических свойств композитных материалов, команда Niuchunming из школы электричества Сианьского университета Цзяотун разработала и успешно изготовила пористый композитный материал из волокон Sb / C, армированный SiO2. . Волокнистые структуры из источника кремния (этилсиликат), источника сурьмы (трихлорид сурьмы) и источника углерода (полиэтиленпирролидон) были приготовлены методом электростатического прядения. Уникальные структуры наночастиц SiO2 и Sb, покрытые пористыми углеродными волокнами, были сформированы термической обработкой. Введение SiO2 значительно повышает общую структурную стабильность волокна. В качестве материала отрицательного электрода для литий-ионных аккумуляторов полученные электроды из пористого волокна SiO2 / Sb / C показали превосходные электрохимические свойства как при испытаниях полу-аккумулятора, так и при полном заряде аккумулятора. Углеродное волокно не только улучшает проводимость материала электрода, но также его пористая структура эффективно устраняет объемные изменения SiO2 и Sb во время процесса инкрустации / делития. Структурная стабильность материала в процессе инкрустации / делития была дополнительно выявлена с помощью электронной микроскопии in situ и не in situ. Идея структурного улучшения электродных материалов, предложенная в этой работе, заключается в том, что эффект усиления SiO2 (Silica-Reinforce Effect) используется для синхронного достижения двойного улучшения структурной стабильности электрода и характеристик накопления лития, и этот метод имеет универсальность (Materials Today Energy 2016, 1-2, 24-32; Nanoscale 2016, 8,7595-7603).

Результаты исследования были опубликованы в Интернете под названием «Инкапсуляция диоксида кремния / сурьмы в пористые электрические углеродные углеродные нановолокна с надежным качеством для высокой эффективности». Авторитетный международный журнал ACS Silicon Storm оказывает влияние на фактор 1342. Электротехническая школа Сианьского университета Цзяотун является первым завершающим подразделением статьи, а Ванхонгкан - первым автором и автором сообщения. В число сотрудников входят профессор Ми Шаобо из школы телекоммуникаций Сианьского университета Цзяотун, профессор Чжанцяобао из университета Сямэнь и профессор Эндрю Рогач из городского университета Гонконга.

Исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук, Программой поддержки лучших талантов молодежи Сианьского университета Цзяотун, Фондом Тан Чжунъин, Программой поддержки молодых учителей Школы электротехники, Государственной ключевой лабораторией электроизоляции Электрическое оборудование и Центр аналитических испытаний и обмена данными Сианьского университета Цзяотун.

Страница содержит содержимое машинного перевода.