Mataas na enerhiya density application

sinuri ang kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya, tibay at data ng gastos ng baterya. Sa kasalukuyan, ang pinaka-advanced na high-energy density lithium na baterya ay gumagamit ng layered lithium transition metal oxide LiMo2 (M=Ni, Co at Mn o Al) bilang data ng aktibidad ng cathode (≈150? 200mahG-1 na epektibong discharge capacity) 1? Graphite (teoretikal Ang partikular na kapasidad ay 372mahG-1) bilang data ng aktibidad ng anode. Ang pagdaragdag ng bahagi ng silikon (tungkol sa li15si4, 3579mahgsi? 1) ay napatunayang isang epektibong diskarte upang higit pang mapataas ang partikular na enerhiya. Halimbawa, si Yim et al. gumamit ng composite data ng graphite at silicon powder (5% wt%) upang ihanda at subukan ang polyvinyl imine adhesive anodes. Pagkatapos ng 350 cycle, ang pinaka-epektibong elektrod ay may partikular na kapasidad na 514 mahG-1, na 1.6 beses kaysa sa commercial graphite anodes, sabi ng may-akda. Gayunpaman, ang pagtatapos sa ikot ng kaligtasan ng mga anod na may mataas na nilalaman at mataas na kargada ay napakahirap. Ang pinaka-seryosong mga depekto ng silikon bilang data ng aktibidad ng anode ay: (I) mataas na irreversibility, lalo na sa unang dalawang cycle, tulad ng side reactions sa electrolyte; (II) at lithium pagkatapos ng alloying, ang pagbabago ng volume ay malaki, na nagreresulta sa Ang mga particle ay pumutok at ang anode ay pumupurol sa sarili.

Dapat tandaan na ang lahat ng mga reverse effect na ito ay hindi lamang magdudulot ng malaking akumulasyon ng impedance sa panahon ng pagpapatakbo ng baterya, kundi maging sanhi din ng pag-ubos ng cathode lithium. Bilang karagdagan, ang pagkawala ng contact ng mga particle ng silikon sa conductive carbon black/binder network at/o collector ay magpapabilis sa pagkasira ng kapasidad. Sa mga nagdaang taon, ang mga bago at/o pinahusay na electrolytes, additives at polymer binder ay nasubok upang madaig ang mga pangunahing problema ng mga anod ng silikon. 11, 13, 15? 17 Bilang karagdagan, ang focus ay sa paghahanda ng mataas na kalidad na data ng aktibidad na redox na nakabatay sa silikon. Mula sa pananaw ng mga pag-aaral na ito, iilan lamang sa mga ito ang isinasaalang-alang dito. Sa partikular, ang data ng silikon at SiOx at ang kanilang pinagsama-samang data, lalo na ang mga carbon nanoparticle, ay may malawak na mga prospect sa mga aplikasyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa hinaharap. Halimbawa, 18-21, Breitung et al. gumawa ng isang pinagsama-samang materyal ng mga particle ng silikon at carbon nanofiber. Pagkatapos ng daan-daang cycle, ang kapasidad nito ay humigit-kumulang dalawang beses kaysa sa orihinal na silicon particle electrode. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang kapasidad ng pagpapanatili ng carbon-coated silicon particle ay pinabuting pagkatapos ng glucose ay inihanda sa pamamagitan ng hydrothermal method. Dahil sa inspirasyon ng mga pag-aaral na ito, ang layunin ng pag-aaral na ito ay gumamit ng mga polymer na pre-coated na mga particle ng silikon upang maghanda ng mga nano-si/C composites na may istraktura ng core-shell. Ang electron microscopy, X-ray diffraction at Raman spectroscopy ay ginamit upang makilala ang carbonized powder sample sa 700~900 ℃. Sa situ pressure method, ginamit ang differential electrochemical mass spectrometry at acoustic emission method para pag-aralan ang volume expansion, penetration behavior at mechanical deformation/degradation behavior ng si/C composite particle sa aktwal na electrode.