ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા કાર્યક્રમો

બેટરીની ઊર્જા સંગ્રહ ક્ષમતા, ટકાઉપણું અને ખર્ચ ડેટાનું વિશ્લેષણ કર્યું. હાલમાં, સૌથી અદ્યતન હાઇ-એનર્જી ડેન્સિટી લિથિયમ બેટરી સ્તરવાળી લિથિયમ ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ઓક્સાઇડ LiMo2 (M=Ni, Co અને Mn અથવા Al) કેથોડ પ્રવૃત્તિ ડેટા (≈150? 200mahG-1 અસરકારક ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા) તરીકે ઉપયોગ કરે છે 1? ગ્રેફાઇટ (સૈદ્ધાંતિક ચોક્કસ ક્ષમતા 372mahG-1 છે) એનોડ પ્રવૃત્તિ ડેટા તરીકે. સિલિકોનનો ભાગ ઉમેરવો (લગભગ li15si4, 3579mahgsi? 1) ચોક્કસ ઊર્જાને વધુ વધારવા માટે અસરકારક વ્યૂહરચના સાબિત થઈ. ઉદાહરણ તરીકે, યિમ એટ અલ. પોલિવિનાઇલ ઇમાઇન એડહેસિવ એનોડ તૈયાર કરવા અને પરીક્ષણ કરવા માટે ગ્રેફાઇટ અને સિલિકોન પાવડર (5% wt%) ના સંયુક્ત ડેટાનો ઉપયોગ કર્યો. 350 ચક્ર પછી, સૌથી અસરકારક ઇલેક્ટ્રોડ 514 mahG-1 ની ચોક્કસ ક્ષમતા ધરાવે છે, જે વ્યાપારી ગ્રેફાઇટ એનોડ કરતાં 1.6 ગણી છે, લેખકે જણાવ્યું હતું. જો કે, ઉચ્ચ-સામગ્રી અને ઉચ્ચ-લોડ સિલિકોન એનોડ્સના સલામતી ચક્રને સમાપ્ત કરવું ખૂબ જ પડકારજનક છે. એનોડ પ્રવૃત્તિ ડેટા તરીકે સિલિકોનની સૌથી ગંભીર ખામીઓ છે: (I) ઉચ્ચ અપરિવર્તનક્ષમતા, ખાસ કરીને પ્રથમ બે ચક્રમાં, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે બાજુની પ્રતિક્રિયાઓ; (II) અને લિથિયમ એલોય કર્યા પછી, વોલ્યુમમાં મોટો ફેરફાર થાય છે, પરિણામે કણો ક્રેક થાય છે અને એનોડ સ્વ-પલ્વરાઇઝ થાય છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે આ બધી વિપરીત અસરો માત્ર બેટરીની કામગીરી દરમિયાન મોટા પ્રમાણમાં અવરોધના સંચયનું કારણ બનશે નહીં, પણ કેથોડ લિથિયમના અવક્ષયનું કારણ બનશે. વધુમાં, વાહક કાર્બન બ્લેક/બાઈન્ડર નેટવર્ક અને/અથવા કલેક્ટરમાં સિલિકોન કણોનો સંપર્ક ગુમાવવો ક્ષમતાના ઘટાડાને વેગ આપશે. તાજેતરના વર્ષોમાં, સિલિકોન એનોડ્સની મુખ્ય સમસ્યાઓને દૂર કરવા માટે નવા અને/અથવા સુધારેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, એડિટિવ્સ અને પોલિમર બાઈન્ડરનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. 11, 13, 15? 17 વધુમાં, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સિલિકોન-આધારિત રેડોક્સ પ્રવૃત્તિ ડેટા તૈયાર કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. આ અભ્યાસોના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, તેમાંથી માત્ર થોડાને જ અહીં ગણવામાં આવે છે. ખાસ કરીને, સિલિકોન અને SiOx ડેટા અને તેમના સંયુક્ત ડેટા, ખાસ કરીને કાર્બન નેનોપાર્ટિકલ્સ, ભવિષ્યના ઊર્જા સંગ્રહ કાર્યક્રમોમાં વ્યાપક સંભાવનાઓ ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 18-21, Breitung et al. સિલિકોન કણો અને કાર્બન નેનોફાઈબરની સંયુક્ત સામગ્રીનું ઉત્પાદન કર્યું. સેંકડો ચક્રો પછી, તેની ક્ષમતા મૂળ સિલિકોન પાર્ટિકલ ઇલેક્ટ્રોડ કરતા લગભગ બમણી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિ દ્વારા ગ્લુકોઝ તૈયાર કર્યા પછી કાર્બન-કોટેડ સિલિકોન કણોની ક્ષમતા જાળવવામાં સુધારો થાય છે. આ અભ્યાસોથી પ્રેરિત, આ અભ્યાસનો હેતુ કોર-શેલ સ્ટ્રક્ચર સાથે નેનો-si/C સંયોજનો તૈયાર કરવા માટે પોલિમર પ્રી-કોટેડ સિલિકોન કણોનો ઉપયોગ કરવાનો છે. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, એક્સ-રે વિવર્તન અને રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ 700~900℃ પર કાર્બનાઇઝ્ડ પાવડરના નમૂનાઓને લાક્ષણિકતા આપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. સીટુ પ્રેશર પદ્ધતિમાં, વિભેદક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી અને એકોસ્ટિક ઉત્સર્જન પદ્ધતિનો ઉપયોગ વાસ્તવિક ઇલેક્ટ્રોડ પરના si/C સંયુક્ત કણોના વોલ્યુમ વિસ્તરણ, ઘૂંસપેંઠ વર્તણૂક અને યાંત્રિક વિકૃતિ/અધોગતિ વર્તણૂકનું વિશ્લેષણ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.