उच्च ऊर्जा घनता अनुप्रयोग

बॅटरीची ऊर्जा साठवण क्षमता, टिकाऊपणा आणि किंमत डेटाचे विश्लेषण केले. सध्या, सर्वात प्रगत उच्च-ऊर्जा घनता लिथियम बॅटरी स्तरित लिथियम संक्रमण मेटल ऑक्साइड LiMo2 (M=Ni, Co आणि Mn किंवा Al) कॅथोड क्रियाकलाप डेटा (≈150? 200mahG-1 प्रभावी डिस्चार्ज क्षमता) म्हणून वापरते 1? ग्रेफाइट (सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता 372mahG-1 आहे) एनोड क्रियाकलाप डेटा म्हणून. सिलिकॉनचा काही भाग जोडणे (साधारण li15si4, 3579mahgsi? 1) विशिष्ट ऊर्जा आणखी वाढवण्यासाठी एक प्रभावी धोरण ठरले. उदाहरणार्थ, Yim et al. पॉलिव्हिनाईल इमाइन अॅडहेसिव्ह अॅनोड्स तयार करण्यासाठी आणि चाचणी करण्यासाठी ग्रेफाइट आणि सिलिकॉन पावडरचा (5% wt%) संमिश्र डेटा वापरला. 350 चक्रांनंतर, सर्वात प्रभावी इलेक्ट्रोडची विशिष्ट क्षमता 514 mahG-1 आहे, जी व्यावसायिक ग्रेफाइट एनोड्सच्या 1.6 पट आहे, लेखकाने सांगितले. तथापि, उच्च-सामग्री आणि उच्च-लोड सिलिकॉन एनोड्सचे सुरक्षा चक्र समाप्त करणे खूप आव्हानात्मक आहे. एनोड क्रियाकलाप डेटा म्हणून सिलिकॉनचे सर्वात गंभीर दोष आहेत: (I) उच्च अपरिवर्तनीयता, विशेषत: पहिल्या दोन चक्रांमध्ये, जसे की इलेक्ट्रोलाइटसह साइड प्रतिक्रिया; (II) आणि लिथियम मिश्रित केल्यानंतर, व्हॉल्यूममध्ये मोठ्या प्रमाणात बदल होतो, परिणामी कण क्रॅक होतात आणि एनोड स्वयं-पल्व्हराइज होतात.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की हे सर्व उलट परिणाम केवळ बॅटरीच्या ऑपरेशन दरम्यान मोठ्या प्रमाणात अडथळा निर्माण करणार नाहीत तर कॅथोड लिथियमच्या ऱ्हासास कारणीभूत ठरतील. याव्यतिरिक्त, प्रवाहकीय कार्बन ब्लॅक/बाइंडर नेटवर्क आणि/किंवा कलेक्टरमधील सिलिकॉन कणांचा संपर्क कमी झाल्यामुळे क्षमता कमी होण्यास वेग येईल. अलिकडच्या वर्षांत, सिलिकॉन एनोड्सच्या प्रमुख समस्यांवर मात करण्यासाठी नवीन आणि/किंवा सुधारित इलेक्ट्रोलाइट्स, अॅडिटीव्ह आणि पॉलिमर बाईंडरची चाचणी घेण्यात आली आहे. 11, 13, 15? 17 याव्यतिरिक्त, उच्च-गुणवत्तेचा सिलिकॉन-आधारित रेडॉक्स क्रियाकलाप डेटा तयार करण्यावर लक्ष केंद्रित केले आहे. या अभ्यासांच्या दृष्टीकोनातून, त्यापैकी फक्त काहींचा येथे विचार केला आहे. विशेषतः, सिलिकॉन आणि SiOx डेटा आणि त्यांचा संमिश्र डेटा, विशेषत: कार्बन नॅनो पार्टिकल्स, भविष्यातील ऊर्जा संचयन अनुप्रयोगांमध्ये व्यापक संभावना आहेत. उदाहरणार्थ, 18-21, Breitung et al. सिलिकॉन कण आणि कार्बन नॅनोफायबर्सची संमिश्र सामग्री तयार केली. शेकडो चक्रांनंतर, त्याची क्षमता मूळ सिलिकॉन कण इलेक्ट्रोडच्या अंदाजे दुप्पट होती. हायड्रोथर्मल पद्धतीने ग्लुकोज तयार केल्यानंतर कार्बन-लेपित सिलिकॉन कणांची क्षमता धारणा सुधारली असल्याचे परिणाम दर्शवतात. या अभ्यासातून प्रेरित होऊन, या अभ्यासाचा उद्देश कोर-शेल स्ट्रक्चरसह नॅनो-सी/सी कंपोझिट तयार करण्यासाठी पॉलिमर प्री-कोटेड सिलिकॉन कणांचा वापर करणे हा आहे. इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी, एक्स-रे डिफ्रॅक्शन आणि रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी 700~900℃ वर कार्बनयुक्त पावडरचे नमुने वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी वापरली गेली. सिटू प्रेशर पद्धतीमध्ये, वास्तविक इलेक्ट्रोडवरील si/C संमिश्र कणांचे व्हॉल्यूम विस्तार, प्रवेश वर्तन आणि यांत्रिक विकृती/अधोगती वर्तन यांचे विश्लेषण करण्यासाठी भिन्न इलेक्ट्रोकेमिकल मास स्पेक्ट्रोमेट्री आणि ध्वनिक उत्सर्जन पद्धत वापरली गेली.