Suure energiatihedusega rakendused

analüüsis aku energiasalvestusvõimet, vastupidavust ja kuluandmeid. Praegu kasutab kõige arenenum suure energiatihedusega liitiumaku katoodi aktiivsuse andmetena kihilist liitium-siirdemetallioksiidi LiMo2 (M=Ni, Co ja Mn või Al) (≈150–200mahG-1 efektiivne tühjendusvõimsus) 1? Grafiit (teoreetiline Erivõimsus on 372mahG-1) anoodi aktiivsuse andmetena. Osa räni (umbes li15si4, 3579mahgsi? 1) lisamine osutus tõhusaks strateegiaks spetsiifilise energia edasiseks suurendamiseks. Näiteks Yim et al. kasutas polüvinüülimiinliimanoodide valmistamiseks ja testimiseks grafiidi ja ränipulbri (5% massiprotsenti) liitandmeid. Autor ütles, et pärast 350 tsüklit on kõige tõhusama elektroodi erivõimsus 514 mahG-1, mis on 1.6 korda suurem kui kaubanduslike grafiitanoodide puhul. Suure sisaldusega ja suure koormusega ränianoodide ohutustsükli lõpetamine on aga väga keeruline. Räni kui anoodi aktiivsusandmete kõige tõsisemad vead on: (I) suur pöördumatus, eriti kahes esimeses tsüklis, näiteks kõrvalreaktsioonid elektrolüüdiga; (II) ja liitiumi pärast legeerimist on mahumuutus suur, mille tulemuseks on Osakesed pragunevad ja anood eraldub ise.

Tuleb märkida, et kõik need vastupidised mõjud ei põhjusta mitte ainult aku töötamise ajal suurt impedantsi kogunemist, vaid põhjustavad ka liitiumi katoodide ammendumist. Lisaks kiirendab võimsuse halvenemist räniosakeste kontakti kadumine juhtivas tahmas/sideainevõrgus ja/või kollektoris. Viimastel aastatel on ränianoodide peamistest probleemidest ülesaamiseks katsetatud uusi ja/või täiustatud elektrolüüte, lisaaineid ja polümeersideaineid. 11, 13, 15? 17 Lisaks keskendutakse kvaliteetsete ränipõhiste redoksaktiivsuse andmete ettevalmistamisele. Nende uuringute vaatenurgast vaadeldakse siin vaid mõnda neist. Eelkõige on räni ja SiOx andmetel ja nende liitandmetel, eriti süsiniku nanoosakeste kohta, laialdased väljavaated tulevastes energiasalvestusrakendustes. Näiteks 18-21, Breitung et al. tootis räniosakestest ja süsinik-nanokiududest komposiitmaterjali. Pärast sadu tsükleid oli selle võimsus ligikaudu kaks korda suurem kui algse räniosakeste elektroodi oma. Tulemused näitavad, et süsinikuga kaetud räniosakeste säilivusvõime paraneb pärast glükoosi valmistamist hüdrotermilisel meetodil. Nendest uuringutest inspireerituna on selle uuringu eesmärk kasutada polümeeriga eelnevalt kaetud räniosakesi tuuma-kesta struktuuriga nano-si/C komposiitide valmistamiseks. Karboniseeritud pulbriproovide iseloomustamiseks temperatuuril 700–900 ℃ kasutati elektronmikroskoopiat, röntgendifraktsiooni ja Ramani spektroskoopiat. Si/C komposiitosakeste ruumala laienemise, läbitungimiskäitumise ja mehaanilise deformatsiooni/lagunemise analüüsiks tegelikul elektroodil kasutati in situ rõhu meetodit, diferentsiaalelektrokeemilist massispektromeetriat ja akustilise emissiooni meetodit.