Как сделать кремниевый анодный материал литий-ионного аккумулятора пористым и нанометровым?

Для модификации элементарного кремния сплав Si-M формируется путем включения второго компонента, уменьшается коэффициент объемного расширения кремниевого сплава или кремний делается пористым и наноразмерным с помощью различных технических методов, а объемное расширение кремний зарезервирован. Пространство, уменьшающее влияние объемного эффекта кремния на стабильность цикла материала.

Пористость кремния

С одной стороны, пористый кремний может увеличить удельную поверхность основного материала кремния, контактирующего с электролитом, повысить эффективность переноса ионов лития в материал, повысить проводимость материала, а с другой стороны, он может использоваться для кремния в процессе зарядки и разрядки. Объемное расширение зарезервированного пространства, эффект уменьшения объемного эффекта кремния на полярных пленках. Пористый кремний широко считается эффективным средством решения объемного эффекта кремния. На рис. 1 показана морфология пористого кремния, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Tang et al. подготовил пористые композитные материалы отрицательного электрода Si / C с помощью углеродного покрытия PVA, кислотного травления HF и вторичного покрытия битумом. Результаты показывают, что когда содержание асфальта с вторичным покрытием составляет 40% (массовая доля), разрядная емкость цикла зарядки и разрядки на второй неделе образца достигает 773 мАч / г при плотности тока 100 мА / г. 60 недель циркуляции удельная емкость оставалась на уровне 669 мАч / г, а скорость потери емкости составляла всего 0,23% в неделю. Материал показал хорошую циклическую стабильность.

Han et al. комбинированное электрохимическое травление с высокоэнергетическим методом измельчения шаров. Si P-типа использовался в качестве базовой пластины, раствор HF использовался в качестве жидкости для травления, был получен пористый тонкопленочный материал из кремния с пористостью 70%, а затем шар был измельчен и термически обработан в PAN. Был приготовлен пористый кремниевый материал отрицательного электрода, покрытый углеродом. Обратимая удельная емкость образца после 120 циклов при 0,1 ° C составляет 1179 мАч / г, что дает хорошие электрохимические характеристики. Этот метод дешев и подходит для крупномасштабного приготовления пористых кремниевых материалов.

Нанокристаллизация кремния

Исследователи анодных материалов на основе кремния обычно считают, что, когда масштаб кремния в определенной степени невелик, эффект объемного эффекта кремния может быть относительно уменьшен, а кремний из мелких частиц согласован с соответствующей технологией диспергирования, и это легко зарезервировать достаточно для частиц кремния. Пространство расширения, поэтому нанокристаллизация кремния считается важным способом решения проблемы коммерциализации анодных материалов на основе кремния.

Wang et al. использовали метод шаблона нанопроволок ZnO для выращивания массивов кремниевых нанотрубок на углеродной матрице и сравнили влияние углеродного покрытия на массивы кремниевых нанотрубок. Результаты показали, что массив кремниевых нанотрубок после нанесения углеродного покрытия показал хорошую циклическую стабильность, а разрядная емкость достигла 3654 мАч / г после 100 циклов.

Sun et al. использовали метод плазменного разряда для изготовления нанолистов Si / графита из нанокремния и расширенного графита и использовали их в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Результаты показывают, что синтезированный образец композита Si / C имеет хорошую циклическую стабильность, а удельная емкость интеркаляции лития составляет 1000 мАч / г. До цикла в 350 недель потери мощности отсутствуют, а кулоновский КПД превышает 99%.

Страница содержит содержимое машинного перевода.