Các ứng dụng mật độ năng lượng cao

đã phân tích dữ liệu về dung lượng lưu trữ năng lượng, độ bền và chi phí của pin. Hiện tại, pin lithium mật độ năng lượng cao tiên tiến nhất sử dụng oxit kim loại chuyển tiếp lithium phân lớp LiMo2 (M = Ni, Co và Mn hoặc Al) làm dữ liệu hoạt động catốt (dung lượng xả hiệu dụng ≈150? 200mahG-1) 1? Graphite (lý thuyết Dung lượng cụ thể là 372mahG-1) làm dữ liệu hoạt động của cực dương. Thêm một phần silicon (khoảng li15si4, 3579mahgsi? 1) được chứng minh là một chiến lược hiệu quả để tăng thêm năng lượng cụ thể. Ví dụ, Yim et al. đã sử dụng dữ liệu tổng hợp của bột than chì và silicon (5% trọng lượng) để chuẩn bị và thử nghiệm các cực dương dính polyvinyl imine. Sau 350 chu kỳ, điện cực hiệu quả nhất có công suất cụ thể là 514 mahG-1, gấp 1.6 lần so với cực dương graphite thương mại, tác giả cho biết. Tuy nhiên, việc kết thúc chu kỳ an toàn của các cực dương silicon hàm lượng cao và tải trọng cao là rất khó khăn. Các khuyết tật nghiêm trọng nhất của silicon làm dữ liệu hoạt động của cực dương là: (I) tính không thuận nghịch cao, đặc biệt là trong hai chu kỳ đầu tiên, chẳng hạn như phản ứng phụ với chất điện phân; (II) và liti sau khi tạo hợp kim, thể tích thay đổi lớn, dẫn đến Các hạt bị nứt và cực dương tự chảy thành bột.

Cần lưu ý rằng tất cả những tác động ngược này sẽ không chỉ gây ra sự tích tụ lớn trở kháng trong quá trình hoạt động của pin, mà còn gây ra sự cạn kiệt của cathode lithium. Ngoài ra, sự mất tiếp xúc của các hạt silic trong mạng lưới carbon đen / chất kết dính dẫn điện và / hoặc bộ thu sẽ làm tăng tốc độ suy giảm công suất. Trong những năm gần đây, các chất điện phân, chất phụ gia và chất kết dính polyme mới và / hoặc cải tiến đã được thử nghiệm để khắc phục các vấn đề lớn của cực dương silicon. 11, 13, 15? 17 Ngoài ra, trọng tâm là chuẩn bị dữ liệu hoạt động oxy hóa khử dựa trên silicon chất lượng cao. Từ quan điểm của những nghiên cứu này, chỉ một số trong số chúng được xem xét ở đây. Đặc biệt, dữ liệu silicon và SiOx và dữ liệu tổng hợp của chúng, đặc biệt là các hạt nano carbon, có triển vọng rộng rãi trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng trong tương lai. Ví dụ, 18-21, Breitung et al. đã sản xuất một loại vật liệu tổng hợp của các hạt silicon và sợi nano carbon. Sau hàng trăm chu kỳ, công suất của nó xấp xỉ hai lần so với điện cực hạt silicon ban đầu. Kết quả cho thấy khả năng duy trì khả năng của các hạt silicon bọc cacbon được cải thiện sau khi điều chế glucose bằng phương pháp thủy nhiệt. Lấy cảm hứng từ những nghiên cứu này, mục đích của nghiên cứu này là sử dụng các hạt silicon được tráng trước bằng polyme để điều chế vật liệu tổng hợp nano-si / C có cấu trúc lõi-vỏ. Kính hiển vi điện tử, nhiễu xạ tia X và quang phổ Raman được sử dụng để xác định đặc tính của các mẫu bột cacbon hóa ở 700 ~ 900 ℃. Phương pháp áp suất tại chỗ, khối phổ điện hóa vi sai và phương pháp phát xạ âm được sử dụng để phân tích sự giãn nở thể tích, hành vi thâm nhập và hành vi biến dạng / suy thoái cơ học của các hạt hỗn hợp si / C trên điện cực thực tế.