高能量密度應用

分析了電池的儲能容量、耐用性和成本數據。 目前最先進的高能量密度鋰電池採用層狀鋰過渡金屬氧化物LiMo2（M=Ni、Co和Mn或Al）作為正極活性數據（≈150?200mahG-1有效放電容量）1? 石墨（理論比容量為372mahG-1）作為陽極活性數據。 添加部分矽（約 li15si4，3579mahgsi?1）被證明是進一步提高比能量的有效策略。 例如，Yim 等人。 使用石墨和矽粉 (5% wt%) 的複合數據來製備和測試聚乙烯亞胺粘合劑陽極。 作者說，經過 350 次循環後，最有效的電極的比容量為 514 mahG-1，是商業石墨負極的 1.6 倍。 然而，結束高含量和高負載矽陽極的安全循環非常具有挑戰性。 矽作為陽極活性數據最嚴重的缺陷是： (I) 不可逆性高，尤其是在前兩個循環中，例如與電解質的副反應； (II)與鋰合金化後，體積變化大，導致顆粒開裂，負極自粉化。

需要注意的是，所有這些逆向效應不僅會導致電池在運行過程中大量積累阻抗，還會導致正極鋰的耗盡。 此外，導電炭黑/粘合劑網絡和/或集電體中矽顆粒的接觸損失將加速容量退化。 近年來，已經測試了新的和/或改進的電解質、添加劑和聚合物粘合劑以克服矽陽極的主要問題。 11、13、15？ 17 此外，重點是準備高質量的矽基氧化還原活性數據。 從這些研究的角度來看，這裡只考慮其中的一小部分。 特別是矽和SiOx數據及其複合數據，尤其是碳納米顆粒，在未來的儲能應用中具有廣闊的前景。 例如，18-21，Breitung 等人。 生產了矽顆粒和碳納米纖維的複合材料。 經過數百次循環後，其容量約為原始矽顆粒電極的兩倍。 結果表明，水熱法製備葡萄糖後，碳包覆矽顆粒的容量保持率得到提高。 受這些研究的啟發，本研究的目的是利用聚合物預包覆矽顆粒製備具有核殼結構的納米矽/碳複合材料。 採用電子顯微鏡、X射線衍射和拉曼光譜在700~900℃對碳化粉末樣品進行表徵。 採用原位壓力法、微分電化學質譜法和聲發射法分析了Si/C複合顆粒在實際電極上的體積膨脹、滲透行為和機械變形/降解行為。