Aplikácie s vysokou hustotou energie

analyzovali údaje o kapacite skladovania energie, životnosti a nákladoch batérie. V súčasnosti najpokročilejšia lítiová batéria s vysokou energetickou hustotou využíva vrstvený oxid lítneho prechodného kovu LiMo2 (M=Ni, Co a Mn alebo Al) ako údaje o aktivite katódy (≈150? 200mahG-1 efektívna vybíjacia kapacita) 1? Grafit (teoretická špecifická kapacita je 372 mahG-1) ako údaj o aktivite anódy. Pridanie časti kremíka (asi li15si4, 3579mahgsi? 1) sa ukázalo ako účinná stratégia na ďalšie zvýšenie špecifickej energie. Napríklad Yim a kol. použili kompozitné údaje grafitu a silikónového prášku (5 % hmotn. %) na prípravu a testovanie polyvinylimínových adhezívnych anód. Po 350 cykloch má najúčinnejšia elektróda špecifickú kapacitu 514 mahG-1, čo je 1.6-násobok oproti komerčným grafitovým anódam, uviedol autor. Ukončenie bezpečnostného cyklu vysokoobsahových a vysoko zaťažených kremíkových anód je však veľmi náročné. Najzávažnejšie chyby kremíka ako anódovej aktivity sú: (I) vysoká ireverzibilita, najmä v prvých dvoch cykloch, ako sú vedľajšie reakcie s elektrolytom; (II) a lítia po legovaní je objemová zmena veľká, čo vedie k praskaniu častíc a k samorozprašovaniu anódy.

Je potrebné poznamenať, že všetky tieto spätné efekty nespôsobia len veľkú akumuláciu impedancie počas prevádzky batérie, ale spôsobia aj vyčerpanie katódového lítia. Okrem toho strata kontaktu častíc kremíka vo vodivej sieti sadzí/spojiva a/alebo kolektora urýchli degradáciu kapacity. V posledných rokoch boli testované nové a/alebo zlepšené elektrolyty, prísady a polymérne spojivá, aby sa prekonali hlavné problémy kremíkových anód. 11, 13, 15? 17 Okrem toho sa dôraz kladie na prípravu vysokokvalitných údajov o redoxnej aktivite na báze kremíka. Z hľadiska týchto štúdií sa tu uvažuje len o niekoľkých z nich. Najmä údaje o kremíku a SiOx a ich zložené údaje, najmä uhlíkové nanočastice, majú široké vyhliadky v budúcich aplikáciách na skladovanie energie. Napríklad 18-21, Breitung a kol. vyrobil kompozitný materiál z kremíkových častíc a uhlíkových nanovlákien. Po stovkách cyklov bola jej kapacita približne dvojnásobná oproti pôvodnej elektróde z kremíkových častíc. Výsledky ukazujú, že retencia kapacity uhlíkom potiahnutých kremíkových častíc sa zlepší po príprave glukózy hydrotermálnou metódou. Účelom tejto štúdie, inšpirovanej týmito štúdiami, je použiť polymérom vopred potiahnuté kremíkové častice na prípravu nano-si/C kompozitov so štruktúrou jadro-plášť. Na charakterizáciu vzoriek karbonizovaného prášku pri 700 ~ 900 °C sa použili elektrónová mikroskopia, rôntgenová difrakcia a Ramanova spektroskopia. In situ tlaková metóda, diferenciálna elektrochemická hmotnostná spektrometria a metóda akustickej emisie boli použité na analýzu objemovej expanzie, penetračného správania a mechanickej deformácie/degradácie si/C kompozitných častíc na aktuálnej elektróde.