高能量密度应用

分析了电池的储能容量、耐用性和成本数据。 目前最先进的高能量密度锂电池采用层状锂过渡金属氧化物LiMo2（M=Ni、Co和Mn或Al）作为正极活性数据（≈150?200mahG-1有效放电容量）1? 石墨（理论比容量为372mahG-1）作为阳极活性数据。 添加部分硅（约 li15si4，3579mahgsi?1）被证明是进一步提高比能量的有效策略。 例如，Yim 等人。 使用石墨和硅粉 (5% wt%) 的复合数据来制备和测试聚乙烯亚胺粘合剂阳极。 作者说，经过 350 次循环后，最有效的电极的比容量为 514 mahG-1，是商业石墨负极的 1.6 倍。 然而，结束高含量和高负载硅阳极的安全循环非常具有挑战性。 硅作为阳极活性数据最严重的缺陷是： (I) 不可逆性高，尤其是在前两个循环中，例如与电解质的副反应； (II)与锂合金化后，体积变化大，导致颗粒开裂，负极自粉化。

需要注意的是，所有这些逆向效应不仅会导致电池在运行过程中大量积累阻抗，还会造成正极锂的耗尽。 此外，导电炭黑/粘合剂网络和/或集电体中硅颗粒的接触损失将加速容量退化。 近年来，已经测试了新的和/或改进的电解质、添加剂和聚合物粘合剂以克服硅阳极的主要问题。 11、13、15？ 17 此外，重点是准备高质量的硅基氧化还原活性数据。 从这些研究的角度来看，这里只考虑其中的一小部分。 特别是硅和SiOx数据及其复合数据，尤其是碳纳米颗粒，在未来的储能应用中具有广阔的前景。 例如，18-21，Breitung 等人。 生产了硅颗粒和碳纳米纤维的复合材料。 经过数百次循环后，其容量约为原始硅颗粒电极的两倍。 结果表明，水热法制备葡萄糖后，碳包覆硅颗粒的容量保持率得到提高。 受这些研究的启发，本研究的目的是利用聚合物预包覆的硅颗粒制备具有核壳结构的纳米硅/碳复合材料。 使用电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱在700~900℃对碳化粉末样品进行表征。 采用原位压力法、微分电化学质谱法和声发射法分析了Si/C复合颗粒在实际电极上的体积膨胀、渗透行为和机械变形/降解行为。