Forberedelse av silisium-karbon sammensatt materiale for ionebatteri anodemateriale

Fremstilling av silisium-karbon komposittmateriale for ionebatteri anodemateriale

Litium-ion-batterier (LIB) har blitt stadig mer brukt i store lagringsenheter som elektriske kjøretøyer og energilagringsenheter (ESS) og mobile enheter på grunn av deres stabile levetidskarakteristikk og høye effektivitet.

Følgende strategier kan brukes for å fremme energitettheten til LIB (Wh = kg): 1) modifisere elektrodedataene 2) forbedre beleggeteknologien 3) forbedre datafyllingen i anoden og katoden, 4) fremme litiumabsorpsjonen hastigheten på katoden. Imidlertid er metodene 2-4 generelt begrenset til å optimalisere det indre rommet og planleggingen, og derfor forskes det aktivt på sammensetningen av nye elektrodematerialer.

For tiden er den mest representative kilden til katoder som brukes i LIBS grafitt. På grunn av grafens sjikts uniaksiale orientering, viser det en meget reversibel oppladnings-utladningsatferd og har derfor lang levetid.

I tillegg, når grafitt er fullstendig ladet, det vil si når litiumioner er til stede mellom lagene, er elektrodepotensialet 0V vs Li = Li +. Dette indikerer at grafitt kan utvise et potensiale som ligner på rent Li-metall. Derfor kan høyere energi oppnås ved å sette sammen et batteri med en grafittkatode og en oksydbasert anode.

Med tanke på etterspørselen etter høykapasitetsbatterier på den tiden, er den lave teoretiske kapasiteten til grafitt (372mAh = g, 837mAh = cm3) imidlertid et sentralt hinder for kontinuerlig bruk av grafitt som anodemateriale. Derfor er det viktig å utvikle ikke-karbonanodematerialer for å utvikle litium-sekundære batterier med høy kapasitet.

Blant disse ikke-karbonmaterialene er Si det mest egnede fordi det har en høy utladningskapasitet på 4200 mAh = g og et litium-responspotensial på 0,4V (vsLi = Li +). Si opplevde imidlertid et sentralt problem, det vil si at volumet endres kraftig under ladnings- og utladningsprosessen, noe som resulterte i dårlig reversibilitet og følsom kapasitetsforfall.

Det er foreslått mange tilnærminger for å redusere volumekspansjon, slik som nanoskala-responsen av metallpartikler på litium, sammensetningen av heterogene legeringer som reagerer med litium, og aktive = inaktive metallkomplekser og litiumlegering = karbonsammensetning. 11-15)

I dette verkstedet prøver vi å håndtere bulkutvidelsesproblemet i silisium ved å komponere silisium-karbonsvart (Si-CB) sammensatte data. CB-strukturen er dannet av aggregering av primære partikler i forskjellige retninger for å danne et nettverk av forskjellige retninger og rom som dannes i CB-aggregatet på grunn av tilfeldig vekst. 16-19)

Derfor, i tilfelle volumutvidelse, vil disse mellomrommene bli brukt som en buffer for å inneholde silisium