کاربردهای چگالی انرژی بالا

ظرفیت ذخیره انرژی، دوام و داده های هزینه باتری را تجزیه و تحلیل کرد. در حال حاضر، پیشرفته‌ترین باتری لیتیومی با چگالی پرانرژی از اکسید لیتیوم لایه‌ای LiMo2 (M=Ni، Co و Mn یا Al) به عنوان داده‌های فعالیت کاتد (≈150؟ 200mahG-1 ظرفیت تخلیه موثر) استفاده می‌کند. گرافیت (تئوری ظرفیت ویژه 1mahG-372 است) به عنوان داده فعالیت آند. افزودن بخشی از سیلیکون (در حدود li1si15، 4mahgsi؟ 3579) یک استراتژی موثر برای افزایش بیشتر انرژی خاص بود. به عنوان مثال، ییم و همکاران. از داده های ترکیبی گرافیت و پودر سیلیکون (1% وزنی) برای تهیه و آزمایش آندهای چسب پلی وینیل ایمین استفاده کرد. نویسنده گفت: پس از 5 چرخه، موثرترین الکترود دارای ظرفیت ویژه 350 mahG-514 است که 1 برابر آندهای گرافیت تجاری است. با این حال، پایان دادن به چرخه ایمنی آندهای سیلیکونی با محتوای بالا و بار بالا بسیار چالش برانگیز است. جدی ترین نقص سیلیکون به عنوان داده های فعالیت آند عبارتند از: (I) برگشت ناپذیری بالا، به ویژه در دو چرخه اول، مانند واکنش های جانبی با الکترولیت. (II) و لیتیوم پس از آلیاژسازی، تغییر حجم زیاد است و در نتیجه ذرات ترک می‌خورند و آند خود پودر می‌شود.

لازم به ذکر است که تمامی این اثرات معکوس نه تنها باعث تجمع زیاد امپدانس در حین کار با باتری می شود، بلکه باعث تخلیه لیتیوم کاتد نیز می شود. علاوه بر این، از دست دادن تماس ذرات سیلیکون در شبکه کربن سیاه/بایندر رسانا و/یا کلکتور باعث تسریع تخریب ظرفیت می شود. در سال‌های اخیر، الکترولیت‌های جدید و/یا بهبود یافته، افزودنی‌ها و بایندرهای پلیمری برای غلبه بر مشکلات عمده آندهای سیلیکونی آزمایش شده‌اند. 11، 13، 15؟ 17 علاوه بر این، تمرکز بر تهیه داده‌های فعالیت ردوکس مبتنی بر سیلیکون با کیفیت بالا است. از منظر این مطالعات، تنها تعدادی از آنها در اینجا مورد توجه قرار می گیرند. به طور خاص، داده‌های سیلیکون و SiOx و داده‌های ترکیبی آنها، به‌ویژه نانوذرات کربن، چشم‌انداز وسیعی در کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی در آینده دارند. به عنوان مثال، 18-21، Breitung et al. یک ماده کامپوزیت از ذرات سیلیکون و نانوالیاف کربنی تولید کرد. پس از صدها چرخه، ظرفیت آن تقریباً دو برابر الکترود ذرات سیلیکون اصلی بود. نتایج نشان می دهد که ظرفیت نگهداری ذرات سیلیکون پوشش داده شده با کربن پس از تهیه گلوکز به روش هیدروترمال بهبود می یابد. با الهام از این مطالعات، هدف این مطالعه استفاده از ذرات سیلیکون پیش‌پوشش‌شده پلیمری برای تهیه کامپوزیت‌های نانو-si/C با ساختار هسته-پوسته است. میکروسکوپ الکترونی، پراش اشعه ایکس و طیف‌سنجی رامان برای مشخص کردن نمونه‌های پودر کربنیزه در دمای 700 تا 900 درجه سانتیگراد استفاده شد. روش فشار درجا، طیف‌سنجی جرمی الکتروشیمیایی دیفرانسیل و روش انتشار آکوستیک برای تجزیه و تحلیل انبساط حجمی، رفتار نفوذ و تغییر شکل/تخریب مکانیکی ذرات کامپوزیت si/C بر روی الکترود واقعی استفاده شد.