Aplikacije z visoko energijsko gostoto

analizirali podatke o zmogljivosti shranjevanja energije, vzdržljivosti in stroških baterije. Trenutno najnaprednejša litijeva baterija z visoko energijsko gostoto uporablja večplastni litijev prehodni kovinski oksid LiMo2 (M=Ni, Co in Mn ali Al) kot podatke o aktivnosti katode (≈150? 200mahG-1 efektivna zmogljivost praznjenja) 1? Grafit (teoretična specifična zmogljivost je 372mahG-1) kot podatki o aktivnosti anode. Dodajanje dela silicija (približno li15si4, 3579mahgsi? 1) se je izkazalo za učinkovito strategijo za nadaljnje povečanje specifične energije. Na primer, Yim et al. uporabili sestavljene podatke grafita in silicijevega prahu (5 % mas. %) za pripravo in testiranje poliviniliminskih lepilnih anod. Po 350 ciklih ima najučinkovitejša elektroda specifično zmogljivost 514 mahG-1, kar je 1.6-krat več kot komercialne grafitne anode, je dejal avtor. Vendar je končanje varnostnega cikla silicijevih anod z visoko vsebnostjo in visoko obremenitvijo zelo zahtevno. Najresnejše pomanjkljivosti podatkov o aktivnosti silicija kot anode so: (I) visoka ireverzibilnost, zlasti v prvih dveh ciklih, kot so stranske reakcije z elektrolitom; (II) in litija po legiranju je sprememba volumna velika, kar ima za posledico, da delci počijo in anoda se sama razprši.

Treba je opozoriti, da vsi ti povratni učinki ne bodo povzročili le velikega kopičenja impedance med delovanjem baterije, temveč bodo povzročili tudi izčrpavanje katodnega litija. Poleg tega bo izguba stika silicijevih delcev v prevodnem omrežju saj/vezov in/ali kolektorju pospešila degradacijo zmogljivosti. V zadnjih letih so bili testirani novi in/ali izboljšani elektroliti, dodatki in polimerna veziva, da bi premagali glavne težave silicijevih anod. 11, 13, 15? 17 Poleg tega je poudarek na pripravi visokokakovostnih podatkov o redoks aktivnosti na osnovi silicija. Z vidika teh študij je tukaj obravnavanih le nekaj izmed njih. Zlasti podatki o siliciju in SiOx ter njihovi sestavljeni podatki, zlasti ogljikovi nanodelci, imajo široke možnosti v prihodnjih aplikacijah za shranjevanje energije. Na primer, 18-21, Breitung et al. izdelali kompozitni material iz silicijevih delcev in ogljikovih nanovlaken. Po stotinah ciklov je bila njegova zmogljivost približno dvakrat večja od prvotne elektrode s silicijevimi delci. Rezultati kažejo, da je zadrževanje zmogljivosti silicijevih delcev, prevlečenih z ogljikom, izboljšano po pripravi glukoze s hidrotermalno metodo. Po navdihu teh študij je namen te študije uporabiti predhodno prevlečene s polimerom silicijeve delce za pripravo nano-si/C kompozitov s strukturo jedro-lupina. Za karakterizacijo karboniziranih vzorcev prahu pri 700 ~ 900 ℃ so bili uporabljeni elektronska mikroskopija, rentgenska difrakcija in Ramanova spektroskopija. Tlačna metoda in situ, diferencialna elektrokemijska masna spektrometrija in metoda akustične emisije so bili uporabljeni za analizo volumskega raztezanja, obnašanja pri penetraciji in obnašanja mehanske deformacije/razgradnje si/C kompozitnih delcev na dejanski elektrodi.