고에너지 밀도 애플리케이션

배터리의 에너지 저장 용량, 내구성 및 비용 데이터를 분석했습니다. 현재 가장 진보된 고에너지 밀도 리튬 배터리는 층상 리튬 전이 금속 산화물 LiMo2(M=Ni, Co 및 Mn 또는 Al)를 음극 활성 데이터로 사용합니다(≈150? 200mahG-1 유효 방전 용량) 1? 흑연(이론적 비 용량은 372mahG-1임)을 양극 활동 데이터로 사용합니다. 실리콘의 일부(약 li15si4, 3579mahgsi? 1)를 추가하는 것은 비에너지를 더욱 증가시키는 효과적인 전략임이 입증되었습니다. 예를 들어, Yim et al. 흑연과 실리콘 분말(5% wt%)의 복합 데이터를 사용하여 폴리비닐 이민 접착제 양극을 준비하고 테스트했습니다. 350 사이클 후 가장 효과적인 전극은 514 mahG-1의 비 용량을 가지며 이는 상용 흑연 양극의 1.6배라고 저자는 말했습니다. 그러나 고함량 및 고부하 실리콘 양극의 안전 주기를 끝내는 것은 매우 어렵습니다. 양극 활성 데이터로서 실리콘의 가장 심각한 결함은 다음과 같습니다. (I) 전해질과의 부반응과 같이 특히 처음 두 사이클에서 높은 비가역성; (II) 및 리튬 합금화 후 부피 변화가 커서 입자 균열 및 양극 자체 분쇄가 발생합니다.

이러한 모든 역효과는 배터리 작동 중에 임피던스의 큰 축적을 유발할 뿐만 아니라 음극 리튬의 고갈을 유발한다는 점에 유의해야 합니다. 또한 전도성 카본 블랙/바인더 네트워크 및/또는 수집기에서 실리콘 입자의 접촉 손실은 용량 저하를 가속화합니다. 최근 몇 년 동안 실리콘 애노드의 주요 문제를 극복하기 위해 새롭고 향상된 전해질, 첨가제 및 폴리머 바인더가 테스트되었습니다. 11, 13, 15? 17 또한 고품질 실리콘 기반 산화 환원 활동 데이터를 준비하는 데 중점을 둡니다. 이러한 연구의 관점에서 여기에서는 그 중 몇 가지만 고려합니다. 특히, 실리콘 및 SiOx 데이터와 이들의 복합 데이터, 특히 탄소 나노 입자는 미래 에너지 저장 응용 분야에서 광범위한 전망을 가지고 있습니다. 예를 들어, 18-21, Breitung et al. 실리콘 입자와 탄소나노섬유의 복합소재를 생산했다. 수백 번의 사이클 후에 그 용량은 원래의 실리콘 입자 전극의 용량의 약 두 배였습니다. 결과는 탄소 코팅된 실리콘 입자의 용량 유지가 열수법으로 포도당을 제조한 후 개선되었음을 보여줍니다. 이러한 연구에서 영감을 얻은 이 연구의 목적은 폴리머 사전 코팅된 실리콘 입자를 사용하여 코어-쉘 구조의 나노-si/C 복합재를 제조하는 것입니다. 전자현미경, X선 회절 및 라만 분광법을 사용하여 700~900℃에서 탄화된 분말 샘플을 특성화했습니다. In situ 압력법, 차동 전기화학적 질량분석법 및 음향방출법을 사용하여 실제 전극에서 si/C 복합 입자의 부피 팽창, 침투 거동 및 기계적 변형/분해 거동을 분석했습니다.