የተቦረቦረ የሲሊኮን ካርቦን ጥምር ቁሶች ዝግጅት እና አፈጻጸም ማሻሻል

የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በዋናነት በከፍተኛ የኃይል ጥግግት አቅጣጫ እያደጉ ናቸው። በክፍሉ የሙቀት መጠን ላይ, ሊቲየም-ሀብታም ምርት Li3.75Si ዙር ለማምረት, ሊቲየም ጋር ሲሊከን-የተመሰረተ አሉታዊ electrode ቁሶች ቅይጥ, የተወሰነ አቅም ጋር 3572 ሚአሰ / g, ይህም ግራፋይት አሉታዊ electrode 372 ያለውን የንድፈ የተወሰነ አቅም ይልቅ እጅግ የላቀ ነው. mAh/ጂ ነገር ግን በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁሶችን በተደጋጋሚ መሙላት እና መሙላት ሂደት የ Si እና Li3.75Si ደረጃ ለውጥ ከፍተኛ መጠን ያለው ማስፋፊያ (300% ገደማ) ሊያመጣ ይችላል, ይህም የኤሌክትሮይድ ቁሳቁሶችን ወደ መዋቅራዊ ዱቄት እና ቀጣይነት ያለው ምስረታ ያስከትላል. SEI ፊልም, እና በመጨረሻም አቅም በፍጥነት እንዲቀንስ ያደርገዋል. ኢንዱስትሪው በዋናነት በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶችን አፈፃፀም እና በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ባትሪዎችን በናኖ መጠን ፣ በካርቦን ሽፋን ፣ በፖሬድ አሠራሮች እና በሌሎች ቴክኖሎጂዎች መረጋጋትን ያሻሽላል።

የካርቦን ቁሳቁሶች ጥሩ የመተጣጠፍ ችሎታ, ዝቅተኛ ዋጋ እና ሰፊ ምንጮች አላቸው. በሲሊኮን ላይ የተመረኮዙ ቁሳቁሶችን የመተጣጠፍ እና የገጽታ መረጋጋትን ማሻሻል ይችላሉ. እነሱ በሲሊኮን ላይ ለተመሰረቱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች እንደ የአፈፃፀም ማሻሻያ ተጨማሪዎች ሆነው ያገለግላሉ። የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁሶች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ዋና የእድገት አቅጣጫ ናቸው. የካርቦን ሽፋን በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሶች ላይ ያለውን መረጋጋት ሊያሻሽል ይችላል, ነገር ግን የሲሊኮን መጠን መስፋፋትን የመከልከል ችሎታው አጠቃላይ እና የሲሊኮን መጠን መስፋፋትን ችግር ሊፈታ አይችልም. ስለዚህ, በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶችን መረጋጋት ለማሻሻል, የተቦረቦሩ መዋቅሮችን መገንባት ያስፈልጋል. ኳስ ወፍጮ ናኖ ማቴሪያሎችን ለማዘጋጀት በኢንዱስትሪ የዳበረ ዘዴ ነው። የተለያዩ ተጨማሪዎች ወይም የቁሳቁስ አካላት በተቀነባበረ ቁሳቁስ ዲዛይን መስፈርቶች መሰረት በኳስ ወፍጮ ወደሚገኘው ዝቃጭ መጨመር ይቻላል. ፈሳሹ በተለያዩ ንጣፎች እና በመርጨት በእኩል መጠን ተበታትኗል። በቅጽበት ማድረቅ ሂደት ውስጥ፣ ናኖፓርተሎች እና ሌሎች በፈሳሹ ውስጥ ያሉ ንጥረ ነገሮች በድንገት የተቦረቦሩ የመዋቅር ባህሪያት ይፈጥራሉ። ይህ ወረቀት ከኢንዱስትሪ የበለጸገ እና ለአካባቢ ጥበቃ ተስማሚ የሆነ የኳስ ወፍጮ እና የሚረጭ ማድረቂያ ቴክኖሎጂን ይጠቀማል ባለ ቀዳዳ ሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶችን ለማዘጋጀት።

በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች አፈፃፀም የሲሊኮን ናኖሜትሪዎችን የስነ-ቅርጽ እና የስርጭት ባህሪያት በመቆጣጠር ሊሻሻል ይችላል. በአሁኑ ጊዜ እንደ ሲሊኮን ናኖሮድስ ፣ ባለ ቀዳዳ ግራፋይት የተከተተ ናኖሲሊኮን ፣ በካርቦን ሉል ውስጥ የሚሰራጩ ናኖሲሊኮን ፣ ሲሊኮን / graphene array ባለ ቀዳዳ አወቃቀሮች ፣ ወዘተ ያሉ የተለያዩ ዘይቤዎች እና የስርጭት ባህሪዎች ያላቸው በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች ተዘጋጅተዋል ። , nanosheets በድምጽ መስፋፋት ምክንያት የሚፈጠረውን የመጨፍጨቅ ችግር በተሻለ ሁኔታ ሊገታ ይችላል, እና ቁሱ ከፍተኛ የመጠን ጥንካሬ አለው. የተዘበራረቀ የ nanosheets መደራረብ እንዲሁ ባለ ቀዳዳ መዋቅር ሊፈጥር ይችላል። የሲሊኮን አሉታዊ ኤሌክትሮል ልውውጥ ቡድንን ለመቀላቀል. ለሲሊኮን እቃዎች የድምጽ መጠን መስፋፋት ቋት ቦታ ይስጡ. የካርቦን nanotubes (CNTs) ማስተዋወቅ ብቻ ሳይሆን ቁሳዊ conductivity ለማሻሻል, ነገር ግን አንድ-ልኬት morphological ባህርያት ምክንያት ቁሳዊ ያለውን ባለ ቀዳዳ መዋቅሮች ምስረታ ማስተዋወቅ ይችላሉ. በሲሊኮን ናኖ ሉሆች እና በሲኤንቲዎች የተገነቡ ባለ ቀዳዳ አወቃቀሮች ላይ ምንም አይነት ዘገባ የለም። ይህ ወረቀት በኢንዱስትሪ የሚተገበር የኳስ ወፍጮን ፣ መፍጨት እና መበታተን ፣ ማድረቅን ፣ የካርቦን ቅድመ ሽፋን እና የመለጠጥ ዘዴዎችን ይቀበላል ፣ እና በዝግጅት ሂደት ውስጥ ባለ ቀዳዳ አበረታቾችን ያስተዋውቃል በሲሊኮን ናኖ ሉሆች ራስን በመገጣጠም እና በሲሊኮን ላይ የተመሠረተ አሉታዊ ኤሌክትሮዲን ቁሳቁሶችን ለማዘጋጀት ። CNTs የዝግጅቱ ሂደት ቀላል, ለአካባቢ ተስማሚ ነው, እና ምንም ቆሻሻ ፈሳሽ ወይም ቆሻሻ አይፈጠርም. በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች የካርበን ሽፋን ላይ ብዙ የስነ-ጽሑፍ ዘገባዎች አሉ, ነገር ግን በሸፍጥ ተጽእኖ ላይ ጥቂት ጥልቅ ውይይቶች አሉ. ይህ ወረቀት አስፋልት እንደ ካርበን ምንጭ ይጠቀማል ሁለት የካርበን ሽፋን ዘዴዎች, ፈሳሽ ዙር ሽፋን እና ጠንካራ ደረጃ ሽፋን, በሽፋን ተፅእኖ እና በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች አፈፃፀም ላይ ያለውን ተፅእኖ ለመመርመር.

1 ሙከራ

1.1 የቁሳቁስ ዝግጅት

ባለ ቀዳዳ የሲሊኮን-ካርቦን ውህድ ቁሳቁሶችን ማዘጋጀት በዋናነት አምስት ደረጃዎችን ያጠቃልላል-ኳስ መፍጨት ፣ መፍጨት እና መበታተን ፣ የሚረጭ ማድረቅ ፣ የካርቦን ቅድመ ሽፋን እና ካርቦናይዜሽን። በመጀመሪያ 500 ግራም የመነሻ የሲሊኮን ዱቄት (የቤት ውስጥ, 99.99% ንፅህናን ይመዝኑ), 2000 ግራም አይሶፕሮፓኖል ይጨምሩ እና እርጥብ የኳስ ወፍጮዎችን በ 2000 r / ደቂቃ በ 24 ሰአታት የናኖ መጠን ያለው የሲሊኮን ፈሳሽ ለማግኘት. የተገኘው የሲሊኮን ዝቃጭ ወደ ማከፋፈያ ማስተላለፊያ ታንክ ተላልፏል, እና ቁሳቁሶቹ በሲሊኮን የጅምላ ጥምርታ መሰረት ይጨምራሉ-ግራፋይት (በሻንጋይ, የባትሪ ደረጃ): የካርቦን ናኖቱብስ (በቲያንጂን, የባትሪ ደረጃ): ፖሊቪኒል ፒሮሊዶን (የተመረተ) በቲያንጂን፣ የትንታኔ ደረጃ) = 40፡60፡1.5፡2። ኢሶፕሮፓኖል ጠንካራ ይዘትን ለማስተካከል ጥቅም ላይ ይውላል, እና ጠንካራው ይዘት 15% እንዲሆን ተደርጎ የተሰራ ነው. መፍጨት እና መበታተን በ 3500 ሬል / ደቂቃ ለ 4 ሰዓታት በተበታተነ ፍጥነት ይከናወናል. CNT ን ሳይጨምር ሌላ የዝላይቶች ቡድን ይነጻጸራል, እና ሌሎች ቁሳቁሶች ተመሳሳይ ናቸው. የተገኘዉ የተበታተነ ዝቃጭ ወደሚረጭ ማድረቂያ መመገቢያ ታንክ ይዛወራል እና ርጭት ማድረቅ የሚከናወነው ናይትሮጅን በተጠበቀ ከባቢ አየር ውስጥ ሲሆን የመግቢያ እና መውጫው የሙቀት መጠን 180 እና 90 ° ሴ በቅደም ተከተል ነው። ከዚያም ሁለት ዓይነት የካርቦን ሽፋን ተነጻጽሯል, ጠንካራ ደረጃ ሽፋን እና ፈሳሽ ደረጃ ሽፋን. የጠንካራው የፋይል ሽፋን ዘዴ: የሚረጨው-የደረቀ ዱቄት ከ 20% አስፋልት ዱቄት ጋር ይደባለቃል (በኮሪያ ውስጥ የተሰራ, D50 5 μm ነው), በሜካኒካል ማቀፊያ ውስጥ ለ 10 ደቂቃዎች ይደባለቃል, እና የመቀላቀል ፍጥነት 2000 r / ደቂቃ ነው ለማግኘት. በቅድሚያ የተሸፈነ ዱቄት. የፈሳሽ ደረጃ ሽፋን ዘዴው፡- የተረጨው ዱቄት ወደ xylene መፍትሄ (በቲያንጂን ውስጥ የተሰራ፣ የትንታኔ ደረጃ) 20% አስፋልት በዱቄቱ ውስጥ በ55% ጠንካራ ይዘት ውስጥ ይሟሟል እና ቫክዩም በእኩል መጠን ይጨመራል። በቫኩም ምድጃ ውስጥ በ 85 ℃ ውስጥ ለ 4 ሰዓታት መጋገር ፣ ለመደባለቅ ወደ ሜካኒካል ማቀፊያ ውስጥ ያስገቡ ፣ የድብልቅ ፍጥነት 2000 r / ደቂቃ ነው ፣ እና የድብልቅ ጊዜ ቀድሞ የተሸፈነ ዱቄት ለማግኘት 10 ደቂቃ ነው። በመጨረሻም በቅድሚያ የተሸፈነው ዱቄት በ 5 ዲግሪ ሴንቲግሬድ / ደቂቃ የሙቀት መጠን በናይትሮጅን ከባቢ አየር ውስጥ በሚሽከረከር ምድጃ ውስጥ ተቀርጿል. በመጀመሪያ በቋሚ የሙቀት መጠን በ 550 ° ሴ ለ 2 ሰዓታት ይቀመጥ ነበር, ከዚያም እስከ 800 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ድረስ ማሞቅ እና በቋሚ የሙቀት መጠን ለ 2 ሰዓታት ይቆያል, ከዚያም በተፈጥሮ ከ 100 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በታች ቀዝቀዝ እና ሲሊኮን-ካርቦን ለማግኘት ተለቀቀ. የተዋሃደ ቁሳቁስ.

1.2 የባህሪ ዘዴዎች

የቁሱ የንጥል መጠን ስርጭት ቅንጣት መጠን ሞካሪ (Mastersizer 2000 ስሪት፣ በዩኬ ውስጥ የተሰራ) በመጠቀም ተንትኗል። በእያንዳንዱ ደረጃ የተገኙት ዱቄቶች የዱቄቶችን ቅርፅ እና መጠን ለመመርመር ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (Regulus8220 ፣ በጃፓን) በመቃኘት ተፈትነዋል። የቁሱ ምእራፍ አወቃቀሩ የኤክስሬይ የዱቄት ዲፍራክሽን ተንታኝ (D8 ADVANCE፣ በጀርመን የተሰራ) በመጠቀም የተተነተነ ሲሆን የቁሱ ኤለመንታል ቅንጅት ደግሞ የኢነርጂ ስፔክትረም ተንታኝ በመጠቀም ተንትኗል። የተገኘው የሲሊኮን-ካርቦን ስብጥር ቁሳቁስ የአንድን ሞዴል CR2032 ግማሽ-ሴል አዝራርን ለመሥራት ያገለግል ነበር, እና የሲሊኮን-ካርቦን ብዛት: SP: CNT: CMC: SBR 92: 2: 2: 1.5: 2.5 ነበር. የቆጣሪው ኤሌክትሮል የብረት ሊቲየም ሉህ ነው ፣ ኤሌክትሮላይቱ የንግድ ኤሌክትሮላይት ነው (ሞዴል 1901 ፣ በኮሪያ ውስጥ የተሰራ) ፣ ሴልጋርድ 2320 ዲያፍራም ጥቅም ላይ ይውላል ፣ የኃይል መሙያ እና የመልቀቂያ የቮልቴጅ መጠን 0.005-1.5 ቪ ነው ፣ የኃይል መሙያ እና የመልቀቂያው የአሁኑ 0.1 ሴ ነው። (1C = 1A)፣ እና የማፍሰሻ ማቋረጥ ጅረት 0.05 ሴ ነው።

የሲሊኮን-ካርቦን ጥምር ቁሶችን አፈፃፀም የበለጠ ለመመርመር, የታሸገ ትንሽ ለስላሳ-ጥቅል ባትሪ 408595 ተሠርቷል. አወንታዊው ኤሌክትሮድ NCM811 (በሁናን የተሰራ፣ የባትሪ ደረጃ) ይጠቀማል፣ እና አሉታዊ ኤሌክትሮድ ግራፋይት በ 8% የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ ተሞልቷል። አወንታዊው የኤሌክትሮል ፈሳሽ ፎርሙላ 96% NCM811, 1.2% polyvinylidene fluoride (PVDF), 2% conductive agent SP, 0.8% CNT እና NMP እንደ ማከፋፈያ ጥቅም ላይ ይውላል; አሉታዊ የኤሌክትሮል ዝቃጭ ፎርሙላ 96% የተዋሃደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ፣ 1.3% CMC ፣ 1.5% SBR 1.2% CNT እና ውሃ እንደ ማከፋፈያ ጥቅም ላይ ይውላል። ቀስቃሽ ፣ ሽፋን ፣ ማንከባለል ፣ መቁረጫ ፣ ሌብስ ፣ የትር ብየዳ ፣ ማሸጊያ ፣ መጋገር ፣ ፈሳሽ መርፌ ፣ ምስረታ እና የአቅም ክፍፍል ፣ 408595 የታሸጉ ትናንሽ ለስላሳ ጥቅል ባትሪዎች በ 3 Ah ደረጃ ተዘጋጅተዋል ። የ0.2C፣ 0.5C፣ 1C፣ 2C እና 3C ፍጥነት አፈጻጸም እና የ0.5C ክፍያ እና የ1C መልቀቅ ዑደት አፈጻጸም ተፈትኗል። የመሙያ እና የማፍሰሻ የቮልቴጅ መጠን 2.8-4.2 ቮ, ቋሚ ወቅታዊ እና ቋሚ የቮልቴጅ ኃይል መሙላት, እና የተቆራረጠው ጅረት 0.5C ነበር.

2 ውጤቶች እና ውይይት

የመጀመሪያው የሲሊኮን ዱቄት በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ሴም) በመቃኘት ታይቷል. በስእል 1(ሀ) እንደሚታየው የሲሊኮን ዱቄት ከ2μm ያነሰ የቅንጣት መጠን ያለው መደበኛ ያልሆነ ጠጠር ነበር። ከኳስ ወፍጮ በኋላ የሲሊኮን ዱቄቱ መጠን በከፍተኛ ሁኔታ ወደ 100 nm (ምስል 1 (ለ)) ቀንሷል። የቅንጣት መጠን ሙከራው እንደሚያሳየው ከኳስ ወፍጮ በኋላ ያለው የሲሊኮን ዱቄት D50 110 nm እና D90 175 nm ነበር። ከኳስ ወፍጮ በኋላ የሲሊኮን ዱቄትን ዘይቤ በጥንቃቄ መመርመር የተንቆጠቆጡ መዋቅር ያሳያል (የተንሰራፋው መዋቅር ምስረታ ከጊዜ በኋላ ከመስቀል-ክፍል SEM የበለጠ ይረጋገጣል)። ስለዚህ፣ ከቅንጣት መጠን ሙከራ የተገኘው የD90 መረጃ የናኖሉህ ርዝመት ልኬት መሆን አለበት። ከ SEM ውጤቶች ጋር ተዳምሮ የተገኘው ናኖ ሉህ መጠን ቢያንስ አንድ ልኬት በሚሞላበት እና በሚሞላበት ጊዜ የሲሊኮን ዱቄት መሰባበር ከ 150 nm ወሳኝ እሴት ያነሰ ነው ተብሎ ሊፈረድበት ይችላል። የፍላኪ ሞርፎሎጂ መፈጠር በዋናነት በ ክሪስታል ሲሊከን ክሪስታል አውሮፕላኖች የተለያዩ የመለያየት ሃይሎች ምክንያት ሲሆን ከነዚህም መካከል {111} የሲሊኮን አውሮፕላን ከ{100} እና {110} ክሪስታል አውሮፕላኖች ያነሰ የመለያየት ሃይል አለው። ስለዚህ, ይህ ክሪስታል አውሮፕላን በቀላሉ በኳስ ወፍጮ ይቀጫል, እና በመጨረሻም የተበላሸ መዋቅር ይፈጥራል. የተንቆጠቆጡ አወቃቀሮች የተንቆጠቆጡ አወቃቀሮችን ለማከማቸት ምቹ ነው, ለሲሊኮን መጠን መስፋፋት ቦታን ይቆጥባል እና የቁሳቁሱን መረጋጋት ያሻሽላል.

ናኖ-ሲሊኮን፣ ሲኤንቲ እና ግራፋይት የያዘው ዝቃጭ ተረጭቷል፣ እና ከመፍሰሱ በፊት እና በኋላ ያለው ዱቄቱ በሴም ተመርምሯል። ውጤቶቹ በስእል 2 ይታያሉ. ከመተግበሩ በፊት የተጨመረው ግራፋይት ማትሪክስ ከ 5 እስከ 20 μm መጠን ያለው የተለመደ የፍሌክ መዋቅር ነው [ምስል 2 (ሀ)]. የግራፋይት የንጥል መጠን ስርጭት ሙከራ D50 15μm መሆኑን ያሳያል። ከተረጨ በኋላ የተገኘው ዱቄት ሉላዊ ቅርጽ አለው [ምስል 2 (ለ)], እና ግራፋይቱ ከተረጨ በኋላ በሸፈነው ንብርብር የተሸፈነ መሆኑን ማየት ይቻላል. ከተረጨ በኋላ የዱቄቱ D50 26.2 μm ነው. የሁለተኛ ደረጃ ቅንጣቶች ሞርሞሎጂያዊ ባህሪያት በ SEM ታይተዋል, ይህም በ nanomaterials የተከማቸ ልቅ ባለ ቀዳዳ መዋቅር ባህሪያትን ያሳያል [ምስል 2 (ሐ)]. ባለ ቀዳዳው መዋቅር በሲሊኮን ናኖሼቶች እና CNTs እርስ በርስ የተጠላለፉ ናቸው [ምስል 2(መ)]፣ እና የሙከራው የተወሰነ የወለል ስፋት (BET) እስከ 53.3 m2/g ነው። ስለዚህ, ከተረጨ በኋላ, የሲሊኮን ናኖ ሉሆች እና ሲኤንቲዎች እራሳቸውን በመገጣጠም የተቦረቦረ መዋቅር ይፈጥራሉ.

የተቦረቦረው ንብርብር በፈሳሽ የካርበን ሽፋን ታክሟል፣ እና የካርቦን ሽፋን ፕሪከርሰር ፒች እና ካርቦናይዜሽን ከጨመረ በኋላ የኤስኤምኤስ ምልከታ ተካሂዷል። ውጤቶቹ በስእል 3 ውስጥ ይታያሉ. ከካርቦን ቅድመ-ንብርብር በኋላ, የሁለተኛው ቅንጣቶች ገጽታ ለስላሳ ይሆናል, ግልጽ የሆነ የንብርብር ሽፋን ያለው እና ሽፋኑ ሙሉ ነው, በስእል 3 (ሀ) እና (ለ) እንደሚታየው. ከካርቦንዳይዜሽን በኋላ, የወለል ንጣፉ ሽፋን ጥሩ የሽፋን ሁኔታን ይይዛል [ምስል 3 (ሐ)]. በተጨማሪም ፣ የመስቀል-ክፍል ሴም ምስል የዝርፊያ ቅርፅ ያላቸው ናኖፓርተሎች [ምስል 3(መ)] ያሳያል ፣ይህም ከናኖሉሆች morphological ባህሪዎች ጋር የሚዛመድ ፣ከኳስ ወፍጮ በኋላ የሲሊኮን ናኖሉህ መፈጠሩን የበለጠ ያረጋግጣል። በተጨማሪም ምስል 3(መ) በአንዳንድ ናኖሉሆች መካከል መሙያዎች እንዳሉ ያሳያል። ይህ በዋነኛነት የፈሳሽ ደረጃ ሽፋን ዘዴን በመጠቀም ነው. የአስፋልት መፍትሄ ወደ ቁሳቁሱ ውስጥ ዘልቆ ይገባል, ስለዚህም የውስጣዊው የሲሊኮን ናኖ ሉሆች ገጽታ የካርበን ሽፋን መከላከያ ንብርብር ያገኛል. ስለዚህ የፈሳሽ ደረጃ ሽፋንን በመጠቀም የሁለተኛውን የንጥል ሽፋን ውጤት ከማግኘት በተጨማሪ የአንደኛ ደረጃ የንጥል ሽፋን ድርብ የካርበን ሽፋን ውጤት ሊገኝ ይችላል. የካርቦንዳይድ ዱቄት በ BET ተፈትኗል, እና የምርመራው ውጤት 22.3 m2 / g ነበር.

የካርቦንዳይድ ዱቄት በመስቀል-ክፍል የኢነርጂ ስፔክትረም ትንተና (EDS) ተወስዷል, ውጤቱም በስእል 4 (a) ውስጥ ይታያል. ማይክሮን መጠን ያለው ኮር ከግራፋይት ማትሪክስ ጋር የሚዛመደው የ C አካል ነው, እና የውጪው ሽፋን ሲሊኮን እና ኦክሲጅን ይዟል. የሲሊኮን አወቃቀሩን የበለጠ ለመመርመር, የኤክስሬይ ዲፍራክሽን (XRD) ምርመራ ተካሂዷል, ውጤቱም በስእል 4 (ለ) ውስጥ ይታያል. ቁሱ በዋናነት በግራፋይት እና ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን ያቀፈ ነው፣ ምንም ግልጽ የሆነ የሲሊኮን ኦክሳይድ ባህሪ የለውም፣ይህም የሚያሳየው የኢነርጂ ስፔክትረም ሙከራ የኦክስጂን ክፍል በዋነኝነት የሚመጣው ከሲሊኮን ወለል የተፈጥሮ ኦክሳይድ ነው። የሲሊኮን-ካርቦን ስብጥር ቁሳቁስ እንደ S1 ይመዘገባል.

የተዘጋጀው የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ S1 የአዝራር አይነት የግማሽ ሴል ማምረት እና የመሙላት ሙከራዎች ተደርገዋል. የመጀመሪያው ቻርጅ-ፈሳሽ ኩርባ በስእል 5 ይታያል። የሚቀለበስ ልዩ አቅም 1000.8 ሚአሰ/ግ ሲሆን የመጀመሪያው ዑደት ውጤታማነት እስከ 93.9% ይደርሳል፣ ይህም ያለ ቅድመ-ቅድመ-አብዛኛዎቹ ሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሶች ከመጀመሪያው ውጤታማነት ከፍ ያለ ነው። ሥነ ጽሑፍ ውስጥ ሪፖርት ተደርጓል. ከፍተኛው የመጀመሪያ ቅልጥፍና የሚያመለክተው የተዘጋጀው የሲሊኮን-ካርቦን ድብልቅ ቁሳቁስ ከፍተኛ መረጋጋት አለው. በሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁሶች መረጋጋት ላይ የተቦረቦረ መዋቅር, የመተላለፊያ አውታር እና የካርቦን ሽፋን ተጽእኖን ለማረጋገጥ, ሁለት ዓይነት የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁሶች CNT ሳይጨምሩ እና ዋናው የካርቦን ሽፋን ሳይኖር ተዘጋጅተዋል.

CNT ሳይጨምር የሲሊኮን-ካርቦን ድብልቅ ንጥረ ነገር የካርቦን ብናኝ ሞርፎሎጂ በስእል 6 ይታያል ፈሳሽ ደረጃ ሽፋን እና ካርቦንዳይዜሽን ከተፈጠረ በኋላ የንብርብር ንብርብር በስእል 6 (ሀ) በሁለተኛ ደረጃ ቅንጣቶች ላይ በግልጽ ይታያል. የካርቦንዳይድ ንጥረ ነገር መስቀለኛ ክፍል SEM በስእል 6 (ለ) ውስጥ ይታያል. የሲሊኮን ናኖሉሆች መደራረብ ባለ ቀዳዳ ባህሪያት አሉት፣ እና የ BET ሙከራው 16.6 m2/g ነው። ነገር ግን ከ CNT ጋር ሲነጻጸር [በስእል 3(መ) ላይ እንደሚታየው የ BET ሙከራ የካርቦንዳይዝድ ዱቄት 22.3 m2/g] ነው፣ የውስጣዊው ናኖ-ሲሊኮን ቁልል እፍጋት ከፍ ያለ ነው፣ ይህም የ CNT መጨመርን እንደሚያበረታታ ያሳያል። ባለ ቀዳዳ መዋቅር መፈጠር. በተጨማሪም ቁሱ በ CNT የተገነባ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ማስተላለፊያ አውታር የለውም. የሲሊኮን-ካርቦን ስብጥር ቁሳቁስ እንደ S2 ይመዘገባል.

በጠንካራ-ደረጃ የካርቦን ሽፋን የሚዘጋጀው የሲሊኮን-ካርቦን ስብጥር ቁሳቁስ ሞርሞሎጂያዊ ባህሪያት በስእል 7 ውስጥ ይታያሉ. ምስል 7(ለ) የሚያሳየው በመስቀለኛ ክፍል ውስጥ የዝርፊያ ቅርጽ ያላቸው ናኖፖታቲሎች እንዳሉ ያሳያል፣ ይህም ከናኖሉሆች morphological ባህርያት ጋር ይዛመዳል። የ nanosheets ክምችት የተቦረቦረ መዋቅር ይፈጥራል. በውስጠኛው ናኖ ሉሆች ላይ ምንም ግልጽ የሆነ መሙያ የለም ፣ ይህም ጠንካራ-ደረጃ የካርቦን ሽፋን የካርቦን ሽፋን ሽፋን በተሰነጠቀ መዋቅር ብቻ እንደሚፈጥር እና ለሲሊኮን ናኖ ሉሆች የውስጥ ሽፋን ሽፋን እንደሌለ ያሳያል። ይህ የሲሊኮን-ካርቦን ድብልቅ ነገር እንደ S3 ተመዝግቧል.

የአዝራር አይነት የግማሽ ሕዋስ ክፍያ እና የመልቀቂያ ሙከራ በS2 እና S3 ላይ ተካሂዷል። የ S2 ልዩ አቅም እና የመጀመሪያ ቅልጥፍና 1120.2 mAh/g እና 84.8% በቅደም ተከተል፣ እና የ S3 ልዩ አቅም እና የመጀመሪያ ቅልጥፍና 882.5 mAh/g እና 82.9% ናቸው። ጠንካራ-ደረጃ የተሸፈነ S3 ናሙና ልዩ አቅም እና የመጀመሪያ ቅልጥፍና በጣም ዝቅተኛ ነበር, ይህም ባለ ቀዳዳ መዋቅር ያለውን የካርቦን ሽፋን ብቻ የተከናወነው ነበር, እና የውስጥ ሲሊከን nanosheets ያለውን የካርቦን ሽፋን አልተከናወነም ነበር ይህም ሙሉ ጨዋታ መስጠት አይችልም ነበር. በሲሊኮን ላይ የተመሰረተው ልዩ አቅም እና በሲሊኮን ላይ የተመሰረተውን ገጽታ መከላከል አልቻለም. የ S2 ናሙና ያለ CNT የመጀመሪያው ቅልጥፍና ደግሞ CNT ከያዘው ሲሊከን-ካርቦን የተቀናጀ ንጥረ ነገር ያነሰ ነበር, ጥሩ ሽፋን ንብርብር መሠረት, conductive አውታረ መረብ እና ባለ ቀዳዳ መዋቅር ከፍተኛ ደረጃ መሻሻል አስተዋጽኦ መሆኑን ያመለክታል. የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ የመሙላት እና የመልቀቂያ ቅልጥፍና.

የ S1 ሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ የፍጥነት አፈፃፀምን እና የዑደትን አፈፃፀምን ለመመርመር ትንሽ ለስላሳ ጥቅል ሙሉ ባትሪ ለመስራት ጥቅም ላይ ውሏል። የማፍሰሻ ፍጥነት ኩርባ በስእል 8 (ሀ) ላይ ይታያል. የ 0.2C, 0.5C, 1C, 2C እና 3C የማስወጣት አቅሞች 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 እና 1.021 Ah ናቸው. የ1C የመልቀቂያ መጠን እስከ 98.3% ከፍ ያለ ነው፣ ነገር ግን የ2C የመልቀቂያ መጠን ወደ 73.3% ዝቅ ብሏል፣ እና የ3C የመልቀቂያ ፍጥነት ወደ 34.4% ዝቅ ብሏል። የሲሊኮን አሉታዊ ኤሌክትሮል ልውውጥ ቡድንን ለመቀላቀል፣ እባክዎን WeChat: shimobang ን ያክሉ። የኃይል መሙያ መጠንን በተመለከተ የ 0.2C, 0.5C, 1C, 2C እና 3C የመሙላት አቅም 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 እና 2.289 Ah. የ 1C የኃይል መሙያ መጠን 96.7% ነው ፣ እና የ 2C የኃይል መሙያ መጠን አሁንም 84.3% ደርሷል። ነገር ግን በስእል 8(ለ) ላይ ያለውን የኃይል መሙያ ከርቭ ስንመለከት የ2C ባትሪ መሙላት ከ1C ቻርጅ መድረክ በእጅጉ የሚበልጥ ሲሆን ቋሚ የቮልቴጅ የመሙላት አቅሙ አብዛኛውን (55%) ይይዛል ይህም የ 2C ባትሪ መሙላት ፖላራይዜሽን መሆኑን ያሳያል። ቀድሞውኑ በጣም ትልቅ። የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ በ 1C ጥሩ የመሙላት እና የመሙላት አፈፃፀም አለው, ነገር ግን የቁሳቁስ መዋቅራዊ ባህሪያት ከፍተኛ ፍጥነት ያለው አፈፃፀም ለማግኘት የበለጠ መሻሻል አለባቸው. በስእል 9 እንደሚታየው, ከ 450 ዑደቶች በኋላ, የአቅም ማቆየት መጠን 78% ነው, ጥሩ የዑደት አፈፃፀም ያሳያል.

ከዑደቱ በፊት እና በኋላ ያለው የኤሌክትሮል ወለል ሁኔታ በ SEM ተመርምሮ ውጤቶቹ በስእል 10 ይታያሉ. ከዑደቱ በፊት የግራፋይት እና የሲሊኮን-ካርቦን ቁሶች ገጽታ ግልጽ ነው [ምስል 10 (a)]; ከዑደቱ በኋላ ፣ የሸፈነው ንብርብር በገጽ ላይ በግልፅ ይፈጠራል [ምስል 10 (ለ)] ፣ እሱም ወፍራም SEI ፊልም ነው። የ SEI ፊልም ሸካራነት ንቁ የሊቲየም ፍጆታ ከፍተኛ ነው, ይህም ለዑደት አፈፃፀም የማይመች ነው. ስለዚህ ለስላሳ SEI ፊልም መፈጠርን ማስተዋወቅ (እንደ አርቲፊሻል SEI ፊልም ግንባታ, ተስማሚ ኤሌክትሮላይት ተጨማሪዎችን መጨመር, ወዘተ) የዑደት አፈፃፀምን ያሻሽላል. ከዑደቱ በኋላ ያለው የሲሊኮን-ካርቦን ቅንጣቶች (ምስል 10 (ሐ)] ተሻጋሪ ክፍል ሴም ምልከታ እንደሚያሳየው የመጀመሪያዎቹ የጭረት ቅርጽ ያላቸው የሲሊኮን ናኖፓርቲሎች ጥቅጥቅ ያሉ እና የተቦረቦሩ መዋቅር በመሠረቱ ተወግዷል። ይህ በዋነኝነት በዑደት ወቅት የሲሊኮን-ካርቦን ቁሳቁስ ቀጣይነት ባለው የድምፅ መጠን መስፋፋት እና መቀነስ ምክንያት ነው። ስለዚህ በሲሊኮን ላይ የተመሰረተው የቁስ መጠን መስፋፋት በቂ የሆነ የመጠለያ ቦታ ለማቅረብ የተቦረቦረው መዋቅር የበለጠ ማሳደግ ያስፈልገዋል.

3 መደምደሚያ

የድምጽ መጠን መስፋፋት, ደካማ conductivity እና ሲሊከን ላይ የተመሠረተ አሉታዊ electrode ቁሶች መካከል ደካማ conductivity እና ደካማ በይነገጽ መረጋጋት ላይ የተመሠረተ, ይህ ወረቀት ሲሊከን nanosheets መካከል ሞርፎሎጂ በመቅረጽ, ባለ ቀዳዳ መዋቅር ግንባታ, conductive መረብ ግንባታ እና መላው ሁለተኛ ቅንጣቶች ሙሉ የካርቦን ሽፋን ጀምሮ, የታለመ ማሻሻያዎችን ያደርጋል. , በአጠቃላይ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁሶችን መረጋጋት ለማሻሻል. የሲሊኮን ናኖ ሉሆች መከማቸት የተቦረቦረ መዋቅር ሊፈጥር ይችላል። የ CNT መግቢያ ቀዳዳ ያለው መዋቅር መፈጠርን የበለጠ ያበረታታል. በፈሳሽ ደረጃ ሽፋን የሚዘጋጀው የሲሊኮን-ካርቦን ውህድ ቁሳቁስ በጠንካራ ደረጃ ሽፋን ከተዘጋጀው ድርብ የካርበን ሽፋን ውጤት አለው እና ከፍተኛ ልዩ አቅም እና የመጀመሪያ ቅልጥፍናን ያሳያል። በተጨማሪም, CNT የያዙ ሲሊከን-ካርቦን ስብጥር ቁሳዊ ውስጥ የመጀመሪያው ቅልጥፍና CNT ያለ ከፍተኛ ነው, ይህም በዋነኝነት ምክንያት ከፍተኛ ደረጃ ባለ ቀዳዳ መዋቅር ሲሊከን ላይ የተመሠረቱ ቁሳቁሶች የድምጽ መጠን መስፋፋት ለማቃለል ነው. የ CNT መግቢያው ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ኮንዳክቲቭ ኔትወርክን ይገነባል, በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶችን አሠራር ያሻሽላል እና በ 1C ጥሩ ፍጥነት ያሳያል; እና ቁሱ ጥሩ የዑደት አፈፃፀም ያሳያል. ይሁን እንጂ, ቁሳዊ ያለውን ባለ ቀዳዳ መዋቅር ሲሊከን ያለውን የድምጽ መጠን መስፋፋት የሚሆን በቂ ቋት ቦታ ለማቅረብ, እና ለስላሳ ምስረታ ለማስተዋወቅ, ተጨማሪ ማጠናከር ያስፈልገዋል.እና ጥቅጥቅ ያለ SEI ፊልም የሲሊኮን-ካርቦን ጥምር እቃዎችን የዑደት አፈፃፀም የበለጠ ለማሻሻል።

እንደ ኦክሳይድ፣ ስርጭት እና ማደንዘዣ ባሉ የዋፈር ማቀነባበሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የዋሉ ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው ግራፋይት እና የሲሊኮን ካርቦዳይድ ምርቶችን እናቀርባለን።

ለተጨማሪ ውይይት እኛን እንዲጎበኙን ከመላው አለም የመጡ ማንኛውም ደንበኞች እንኳን ደህና መጣችሁ!

https://www.vet-china.com/