แอปพลิเคชั่นความหนาแน่นพลังงานสูง

วิเคราะห์ความจุในการเก็บพลังงาน ความทนทาน และข้อมูลต้นทุนของแบตเตอรี่ ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงที่ล้ำหน้าที่สุดใช้ชั้นลิเธียมทรานซิชันเมทัลออกไซด์ LiMo2 (M=Ni, Co และ Mn หรือ Al) เป็นข้อมูลกิจกรรมแคโทด (≈150? 200mahG-1 ความจุการปล่อยที่มีประสิทธิภาพ) 1? กราไฟท์ (ตามทฤษฎี ความจุจำเพาะคือ 372mahG-1) เป็นข้อมูลกิจกรรมแอโนด การเพิ่มส่วนของซิลิกอน (ประมาณ li15si4, 3579mahgsi? 1) พิสูจน์แล้วว่าเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มพลังงานจำเพาะต่อไป ตัวอย่างเช่น Yim และคณะ ใช้ข้อมูลคอมโพสิตของแกรไฟต์และผงซิลิกอน (5% โดยน้ำหนัก%) เพื่อเตรียมและทดสอบแอโนดกาวโพลีไวนิลอิมีน หลังจาก 350 รอบ อิเล็กโทรดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะมีความจุจำเพาะอยู่ที่ 514 mAhG-1 ซึ่งมากกว่าแกรไฟต์แอโนดเชิงพาณิชย์ 1.6 เท่า ผู้เขียนกล่าว อย่างไรก็ตาม การสิ้นสุดวงจรความปลอดภัยของซิลิกอนแอโนดที่มีปริมาณสูงและโหลดสูงเป็นสิ่งที่ท้าทายมาก ข้อบกพร่องที่ร้ายแรงที่สุดของซิลิกอนเนื่องจากข้อมูลกิจกรรมแอโนดคือ: (I) ความสามารถในการย้อนกลับไม่ได้สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสองรอบแรก เช่น ปฏิกิริยาข้างเคียงกับอิเล็กโทรไลต์; (II) และลิเธียมหลังจากการผสม การเปลี่ยนแปลงของปริมาตรมีขนาดใหญ่ ส่งผลให้อนุภาคแตกและแอโนดบดตัวเอง

ควรสังเกตว่าเอฟเฟกต์ย้อนกลับเหล่านี้ไม่เพียงทำให้เกิดอิมพีแดนซ์สะสมจำนวนมากระหว่างการใช้งานแบตเตอรี่ แต่ยังทำให้ลิเธียมแคโทดหมดลงด้วย นอกจากนี้ การสูญเสียการสัมผัสของอนุภาคซิลิกอนในเครือข่ายคาร์บอนแบล็ค/สารยึดเกาะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและ/หรือตัวสะสมจะช่วยเร่งการสลายตัวของความจุ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อิเล็กโทรไลต์ สารเติมแต่ง และสารยึดเกาะของโพลิเมอร์ใหม่และ/หรือที่ได้รับการปรับปรุงได้รับการทดสอบเพื่อแก้ปัญหาที่สำคัญของซิลิกอนแอโนด 11, 13, 15? 17 นอกจากนี้ จุดเน้นคือการเตรียมข้อมูลกิจกรรมรีดอกซ์ที่มีซิลิกอนคุณภาพสูง จากมุมมองของการศึกษาเหล่านี้ มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่พิจารณาที่นี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อมูลซิลิกอนและ SiOx และข้อมูลคอมโพสิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคนาโนคาร์บอน มีแนวโน้มในวงกว้างในการใช้งานการจัดเก็บพลังงานในอนาคต ตัวอย่างเช่น 18-21, Breitung et al. ผลิตวัสดุคอมโพสิตของอนุภาคซิลิกอนและเส้นใยนาโนคาร์บอน หลังจากผ่านไปหลายร้อยรอบ ความจุของมันคือประมาณสองเท่าของอิเล็กโทรดอนุภาคซิลิกอนดั้งเดิม ผลการวิจัยพบว่าการกักเก็บความจุของอนุภาคซิลิกอนที่เคลือบคาร์บอนจะดีขึ้นหลังจากเตรียมกลูโคสด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล แรงบันดาลใจจากการศึกษาเหล่านี้ จุดประสงค์ของการศึกษานี้คือการใช้อนุภาคซิลิกอนที่เคลือบไว้ล่วงหน้าของพอลิเมอร์เพื่อเตรียมวัสดุคอมโพสิต nano-si/C ที่มีโครงสร้างเปลือกแกนกลาง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ และรามันสเปกโทรสโกปีถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของตัวอย่างผงถ่านกัมมันต์ที่ 700~900℃ วิธีแรงดันในแหล่งกำเนิด การวัดมวลด้วยไฟฟ้าเคมีแบบดิฟเฟอเรนเชียลและวิธีการปล่อยอะคูสติกถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์การขยายปริมาตร พฤติกรรมการแทรกซึม และพฤติกรรมการเสียรูป/การสลายตัวทางกลของอนุภาคคอมโพสิต si/C บนอิเล็กโทรดจริง