آماده سازی و بهبود عملکرد مواد کامپوزیت کربن متخلخل سیلیکون

باتری های لیتیوم یون عمدتاً در جهت چگالی انرژی بالا در حال توسعه هستند. در دمای اتاق، آلیاژ مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون با لیتیوم برای تولید محصول غنی از لیتیوم فاز Li3.75Si، با ظرفیت ویژه تا 3572 میلی آمپر بر گرم، که بسیار بالاتر از ظرفیت ویژه نظری الکترود منفی گرافیت 372 است. mAh/g با این حال، در طول فرآیند شارژ و تخلیه مکرر مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون، تبدیل فاز Si و Li3.75Si می تواند انبساط حجمی عظیمی (حدود 300٪) ایجاد کند که منجر به پودر شدن ساختاری مواد الکترود و تشکیل مداوم الکترود می شود. فیلم SEI و در نهایت باعث کاهش سریع ظرفیت می شود. این صنعت عمدتاً عملکرد مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون و پایداری باتری‌های مبتنی بر سیلیکون را از طریق اندازه‌گیری نانو، پوشش کربن، تشکیل منافذ و سایر فناوری‌ها بهبود می‌بخشد.

مواد کربنی رسانایی خوب، هزینه کم و منابع وسیعی دارند. آنها می توانند رسانایی و پایداری سطح مواد مبتنی بر سیلیکون را بهبود بخشند. آنها ترجیحاً به عنوان افزودنی های بهبود عملکرد برای الکترودهای منفی مبتنی بر سیلیکون استفاده می شوند. مواد سیلیکونی-کربن مسیر اصلی توسعه الکترودهای منفی مبتنی بر سیلیکون هستند. پوشش کربن می تواند پایداری سطح مواد مبتنی بر سیلیکون را بهبود بخشد، اما توانایی آن در جلوگیری از انبساط حجمی سیلیکون عمومی است و نمی تواند مشکل انبساط حجمی سیلیکون را حل کند. بنابراین، به منظور بهبود پایداری مواد مبتنی بر سیلیکون، باید ساختارهای متخلخل ساخته شود. آسیاب گلوله ای روشی صنعتی برای تهیه نانومواد است. مواد افزودنی یا اجزای مختلف مواد را می توان با توجه به الزامات طراحی مواد کامپوزیت به دوغاب به دست آمده از آسیاب گلوله ای اضافه کرد. دوغاب به طور مساوی در میان دوغاب های مختلف پراکنده شده و با اسپری خشک می شود. در طول فرآیند خشک کردن آنی، نانوذرات و سایر اجزای موجود در دوغاب به طور خود به خود ویژگی‌های ساختاری متخلخل را تشکیل می‌دهند. این مقاله از تکنولوژی آسیاب گلوله ای صنعتی و سازگار با محیط زیست و خشک کردن اسپری برای تهیه مواد متخلخل مبتنی بر سیلیکون استفاده می کند.

عملکرد مواد مبتنی بر سیلیکون نیز می‌تواند با تنظیم مورفولوژی و ویژگی‌های توزیع نانومواد سیلیکونی بهبود یابد. در حال حاضر، مواد مبتنی بر سیلیکون با مورفولوژی‌ها و ویژگی‌های توزیع مختلف، مانند نانومیله‌های سیلیکونی، نانوسیلیکون تعبیه‌شده با گرافیت متخلخل، نانوسیلیکون توزیع‌شده در کره‌های کربنی، ساختارهای متخلخل آرایه‌ای سیلیکون/گرافن و غیره تهیه شده‌اند. در مقایسه با نانوذرات در همان مقیاس. ، نانوصفحات می توانند مشکل خرد شدن ناشی از افزایش حجم را بهتر سرکوب کنند مواد دارای تراکم تراکم بالاتری هستند. انباشتن نامرتب نانوصفحات نیز می تواند ساختار متخلخلی را تشکیل دهد. برای پیوستن به گروه تبادل الکترود منفی سیلیکون. فضای بافری برای افزایش حجم مواد سیلیکونی فراهم کنید. معرفی نانولوله‌های کربنی (CNTs) نه تنها می‌تواند رسانایی ماده را بهبود بخشد، بلکه به دلیل ویژگی‌های مورفولوژیکی یک‌بعدی آن، تشکیل ساختارهای متخلخل مواد را نیز افزایش می‌دهد. هیچ گزارشی در مورد ساختارهای متخلخل ساخته شده توسط نانوصفحات سیلیکونی و CNT ها وجود ندارد. این مقاله روش‌های آسیاب گلوله‌ای، آسیاب و پراکندگی، خشک‌کردن با اسپری، پیش پوشش کربنی و روش‌های کلسینه شدن را به‌کار می‌گیرد و محرک‌های متخلخل را در فرآیند آماده‌سازی معرفی می‌کند تا مواد الکترود منفی متخلخل مبتنی بر سیلیکون را که از خود مونتاژ نانو ورق‌های سیلیکونی تشکیل شده‌اند، معرفی کند. CNT ها فرآیند آماده سازی ساده، سازگار با محیط زیست است و هیچ مایع زباله یا پسماند زباله تولید نمی شود. گزارش های ادبیات زیادی در مورد پوشش کربنی مواد مبتنی بر سیلیکون وجود دارد، اما بحث های عمیق کمی در مورد تأثیر پوشش وجود دارد. این مقاله از آسفالت به عنوان منبع کربن برای بررسی اثرات دو روش پوشش کربنی، پوشش فاز مایع و پوشش فاز جامد، بر روی اثر پوشش و عملکرد مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون استفاده می‌کند.

1 آزمایش

1.1 آماده سازی مواد

تهیه مواد کامپوزیتی متخلخل سیلیکون-کربن عمدتاً شامل پنج مرحله است: آسیاب گلوله ای، آسیاب و پراکندگی، خشک کردن اسپری، پیش پوشش کربن و کربنیزاسیون. ابتدا 500 گرم پودر سیلیکون اولیه (خانگی با خلوص 99.99 درصد) وزن کنید، 2000 گرم ایزوپروپانول اضافه کنید و آسیاب گلوله ای مرطوب را با سرعت آسیاب گلوله ای 2000 دور در دقیقه به مدت 24 ساعت انجام دهید تا دوغاب سیلیکونی در مقیاس نانو بدست آید. دوغاب سیلیکونی به دست آمده به مخزن انتقال پراکندگی منتقل می شود و مواد با توجه به نسبت جرمی سیلیکون اضافه می شوند: گرافیت (تولید شده در شانگهای، درجه باتری): نانولوله های کربنی (تولید شده در تیانجین، درجه باتری): پلی وینیل پیرولیدون (تولید شده) در تیانجین، درجه تحلیلی) = 40:60:1.5:2. ایزوپروپانول برای تنظیم محتوای جامد استفاده می شود و محتوای جامد آن 15٪ طراحی شده است. سنگ زنی و پراکندگی با سرعت پراکندگی 3500 r/min به مدت 4 ساعت انجام می شود. گروه دیگری از دوغاب ها بدون افزودن CNT با هم مقایسه می شوند و سایر مواد مشابه هستند. دوغاب پراکنده به دست آمده سپس به مخزن تغذیه خشک کن اسپری منتقل می شود و خشک کردن اسپری در یک اتمسفر محافظت شده از نیتروژن با دمای ورودی و خروجی به ترتیب 180 و 90 درجه سانتی گراد انجام می شود. سپس دو نوع پوشش کربنی، پوشش فاز جامد و پوشش فاز مایع با هم مقایسه شدند. روش پوشش دهی فاز جامد به این صورت است: پودر خشک شده با اسپری با پودر آسفالت 20 درصد (ساخت کره، D50 5 میکرومتر) مخلوط می شود، در یک مخلوط کن مکانیکی به مدت 10 دقیقه مخلوط می شود و سرعت اختلاط 2000 دور در دقیقه است تا به دست آید. پودر از قبل پوشش داده شده روش پوشش فاز مایع به این صورت است: پودر خشک شده با اسپری به محلول زایلن (ساخته شده در تیانجین، گرید تحلیلی) حاوی 20 درصد آسفالت حل شده در پودر با محتوای جامد 55 درصد اضافه می شود و به طور مساوی در خلاء هم زده می شود. در فر وکیوم با دمای 85 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت بپزید، برای مخلوط کردن در مخلوط کن مکانیکی قرار دهید، سرعت مخلوط کردن 2000 دور در دقیقه و زمان هم زدن 10 دقیقه است تا پودر از قبل روکش شده بدست آید. در نهایت، پودر از قبل پوشش داده شده در یک کوره دوار تحت یک اتمسفر نیتروژن با سرعت حرارت 5 درجه سانتی گراد در دقیقه کلسینه شد. ابتدا به مدت 2 ساعت در دمای ثابت 550 درجه سانتیگراد نگهداری شد، سپس تا 800 درجه سانتیگراد به گرمایش ادامه داد و به مدت 2 ساعت در دمای ثابت نگه داشت و سپس به طور طبیعی تا دمای زیر 100 درجه سانتیگراد خنک شد و تخلیه شد تا یک سیلیکون کربن به دست آید. مواد کامپوزیت

1.2 روش های شخصیت پردازی

توزیع اندازه ذرات مواد با استفاده از دستگاه اندازه‌گیر اندازه ذرات (نسخه Mastersizer 2000، ساخت انگلستان) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پودرهای به دست آمده در هر مرحله با میکروسکوپ الکترونی روبشی (Regulus8220، ساخت ژاپن) برای بررسی مورفولوژی و اندازه پودرها مورد آزمایش قرار گرفتند. ساختار فاز ماده با استفاده از یک آنالایزر پراش پودر اشعه ایکس (D8 ADVANCE، ساخت آلمان) و ترکیب عنصری ماده با استفاده از تحلیلگر طیف انرژی آنالیز شد. از ماده کامپوزیت سیلیکون-کربن به دست آمده برای ساخت نیم سلول دکمه ای مدل CR2032 استفاده شد و نسبت جرمی سیلیکون به کربن: SP: CNT: CMC: SBR 92:2:2:1.5:2.5 بود. الکترود ضد ورق لیتیوم فلزی، الکترولیت یک الکترولیت تجاری (مدل 1901، ساخت کره)، از دیافراگم سلگارد 2320 استفاده شده است، محدوده ولتاژ شارژ و دشارژ 0.005-1.5 ولت، جریان شارژ و دشارژ 0.1 درجه سانتیگراد است. (1C = 1A)، و جریان قطع تخلیه 0.05 درجه سانتیگراد است.

به منظور بررسی بیشتر عملکرد مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن، باطری بسته نرم کوچک چند لایه 408595 ساخته شد. الکترود مثبت از NCM811 (ساخته شده در هونان، درجه باتری) استفاده می کند و گرافیت الکترود منفی با مواد سیلیکون-کربن 8 درصد دوپ شده است. فرمول دوغاب الکترود مثبت 96٪ NCM811، 1.2٪ پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)، 2٪ عامل رسانا SP، 0.8٪ CNT، و NMP به عنوان یک پراکنده استفاده می شود. فرمول دوغاب الکترود منفی 96٪ مواد الکترود منفی مرکب، 1.3٪ CMC، 1.5٪ SBR 1.2٪ CNT است و آب به عنوان پراکنده استفاده می شود. پس از هم زدن، پوشش، نورد، برش، لمینیت، جوش زبانه ای، بسته بندی، پخت، تزریق مایع، تشکیل و تقسیم ظرفیت، 408595 باتری بسته نرم کوچک چند لایه با ظرفیت نامی 3 Ah تهیه شد. عملکرد نرخ 0.2C، 0.5C، 1C، 2C و 3C و عملکرد چرخه شارژ 0.5C و تخلیه 1C مورد آزمایش قرار گرفت. محدوده ولتاژ شارژ و دشارژ 2.8-4.2 ولت، جریان ثابت و شارژ ولتاژ ثابت و جریان قطع 0.5 درجه سانتیگراد بود.

2 نتایج و بحث

پودر سیلیکون اولیه با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده شد. پودر سیلیکون به طور نامنظم دانه ای با اندازه ذرات کمتر از 2μm بود، همانطور که در شکل 1(a) نشان داده شده است. پس از آسیاب گلوله ای، اندازه پودر سیلیکون به طور قابل توجهی به حدود 100 نانومتر کاهش یافت [شکل 1(b)]. آزمایش اندازه ذرات نشان داد که D50 پودر سیلیکون پس از آسیاب گلوله ای 110 نانومتر و D90 175 نانومتر بود. بررسی دقیق مورفولوژی پودر سیلیکون پس از آسیاب گلوله ای یک ساختار پوسته پوسته را نشان می دهد (تشکیل ساختار پوسته پوسته بعداً از SEM مقطعی تأیید خواهد شد). بنابراین، داده‌های D90 به‌دست‌آمده از آزمایش اندازه ذرات باید بعد طول نانوورق باشد. در ترکیب با نتایج SEM، می توان قضاوت کرد که اندازه نانو ورق به دست آمده از مقدار بحرانی 150 نانومتر شکستگی پودر سیلیکون در حین شارژ و تخلیه حداقل در یک بعد کوچکتر است. شکل گیری مورفولوژی پوسته پوسته عمدتاً به دلیل انرژی های تفکیک مختلف صفحات کریستالی سیلیکون کریستالی است، که در میان آنها صفحه {111} سیلیکون انرژی تفکیک کمتری نسبت به صفحات کریستالی {100} و {110} دارد. بنابراین، این صفحه کریستالی با آسیاب گلوله ای راحت تر نازک می شود و در نهایت یک ساختار پوسته پوسته ایجاد می کند. ساختار پوسته پوسته منجر به تجمع ساختارهای شل می شود، فضا را برای انبساط حجمی سیلیکون ذخیره می کند و پایداری مواد را بهبود می بخشد.

دوغاب حاوی نانوسیلیکون، CNT و گرافیت اسپری شد و پودر قبل و بعد از سمپاشی توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج در شکل 2 نشان داده شده است. ماتریس گرافیت اضافه شده قبل از پاشش یک ساختار پوسته پوسته معمولی با اندازه 5 تا 20 میکرومتر است [شکل 2(a)]. آزمایش توزیع اندازه ذرات گرافیت نشان می دهد که D50 15μm است. پودری که پس از پاشش به دست می آید، دارای مورفولوژی کروی است [شکل 2(b)]، و می توان دید که گرافیت پس از پاشش توسط لایه پوشش پوشانده می شود. D50 پودر پس از پاشش 26.2 میکرومتر است. ویژگی‌های مورفولوژیکی ذرات ثانویه توسط SEM مشاهده شد، که ویژگی‌های یک ساختار متخلخل شل انباشته شده توسط نانومواد را نشان می‌دهد [شکل 2(c)]. ساختار متخلخل از نانوصفحات سیلیکونی و نانولوله های کربنی در هم تنیده با یکدیگر تشکیل شده است [شکل 2(d)]، و سطح ویژه آزمون (BET) تا 53.3 متر مربع بر گرم است. بنابراین، پس از پاشش، نانوصفحات سیلیکونی و نانولوله های کربنی خود به خود جمع می شوند و ساختار متخلخلی را تشکیل می دهند.

لایه متخلخل با پوشش کربن مایع تحت درمان قرار گرفت و پس از افزودن گام پیش ماده پوشش کربن و کربنیزاسیون، مشاهده SEM انجام شد. نتایج در شکل 3 نشان داده شده است. پس از پیش‌پوشش کربن، سطح ذرات ثانویه با یک لایه پوشش آشکار صاف می‌شود و پوشش کامل می‌شود، همانطور که در شکل 3 (الف) و (ب) نشان داده شده است. پس از کربنیزاسیون، لایه پوشش سطحی حالت پوشش خوبی را حفظ می کند [شکل 3(c)]. علاوه بر این، تصویر مقطعی SEM، نانوذرات نواری شکل [شکل 3(d)] را نشان می‌دهد که با ویژگی‌های مورفولوژیکی نانوصفحات مطابقت دارد و تشکیل نانوصفحات سیلیکونی را پس از آسیاب توپی تأیید می‌کند. علاوه بر این، شکل 3(d) نشان می دهد که پرکننده هایی بین برخی از نانوصفحات وجود دارد. این عمدتا به دلیل استفاده از روش پوشش فاز مایع است. محلول آسفالت به داخل ماده نفوذ می کند، به طوری که سطح نانوصفحات سیلیکونی داخلی یک لایه محافظ کربنی به دست می آورد. بنابراین با استفاده از پوشش فاز مایع، علاوه بر به دست آوردن اثر پوشش ذرات ثانویه، می توان اثر پوشش دوگانه کربنی پوشش ذرات اولیه را نیز به دست آورد. پودر کربنیزه شده توسط BET مورد آزمایش قرار گرفت و نتیجه آزمایش m2/g 22.3 بود.

پودر کربنیزه تحت آنالیز طیف انرژی مقطعی (EDS) قرار گرفت و نتایج در شکل 4(a) نشان داده شده است. هسته به اندازه میکرون جزء C است که مربوط به ماتریس گرافیت است و پوشش خارجی حاوی سیلیکون و اکسیژن است. برای بررسی بیشتر ساختار سیلیکون، آزمایش پراش اشعه ایکس (XRD) انجام شد و نتایج در شکل 4 (ب) نشان داده شده است. این ماده عمدتاً از گرافیت و سیلیکون تک کریستالی تشکیل شده است، بدون ویژگی اکسید سیلیکون آشکار، که نشان می دهد که جزء اکسیژن آزمایش طیف انرژی عمدتاً از اکسیداسیون طبیعی سطح سیلیکون می آید. ماده کامپوزیت سیلیکون-کربن به عنوان S1 ثبت شده است.

مواد سیلیکونی کربنی تهیه شده S1 تحت آزمایش های تولید نیمه سلولی و تخلیه شارژ از نوع دکمه ای قرار گرفت. اولین منحنی شارژ-تخلیه در شکل 5 نشان داده شده است. ظرفیت ویژه برگشت پذیر 1000.8 میلی آمپر ساعت بر گرم است و راندمان چرخه اول به 93.9 درصد می رسد که بالاتر از راندمان اول اکثر مواد مبتنی بر سیلیکون بدون نیاز به پیش است. لیتیاسیون در ادبیات گزارش شده است. راندمان اول بالا نشان می دهد که مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن تهیه شده از پایداری بالایی برخوردار است. به منظور بررسی اثرات ساختار متخلخل، شبکه رسانا و پوشش کربنی بر پایداری مواد سیلیکونی کربنی، دو نوع ماده سیلیکونی کربنی بدون افزودن CNT و بدون پوشش کربن اولیه تهیه شد.

مورفولوژی پودر کربن شده مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن بدون افزودن CNT در شکل 6 نشان داده شده است. پس از پوشش فاز مایع و کربنیزاسیون، یک لایه پوشش به وضوح روی سطح ذرات ثانویه در شکل 6(a) دیده می شود. SEM سطح مقطع مواد کربنی شده در شکل 6 (ب) نشان داده شده است. انباشته شدن نانوصفحات سیلیکونی دارای ویژگی های متخلخل است و تست BET 16.6 متر مربع بر گرم است. با این حال، در مقایسه با مورد CNT [همانطور که در شکل 3 (d) نشان داده شده است، تست BET پودر کربنیزه آن 22.3 m2/g است]، چگالی انباشتگی نانوسیلیکون داخلی بالاتر است، که نشان می‌دهد افزودن CNT می‌تواند باعث ارتقاء شود. تشکیل یک ساختار متخلخل علاوه بر این، این ماده دارای یک شبکه رسانای سه بعدی ساخته شده توسط CNT نیست. ماده کامپوزیت سیلیکون-کربن به عنوان S2 ثبت شده است.

مشخصات مورفولوژیکی مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن تهیه شده توسط پوشش کربن فاز جامد در شکل 7 نشان داده شده است. شکل 7(b) نشان می دهد که نانوذرات نواری شکل در سطح مقطع وجود دارد که با خصوصیات مورفولوژیکی نانوصفحات مطابقت دارد. تجمع نانوصفحات ساختار متخلخلی را تشکیل می دهد. هیچ پرکننده آشکاری روی سطح نانوصفحات داخلی وجود ندارد که نشان می‌دهد پوشش کربنی فاز جامد تنها یک لایه پوشش کربنی با ساختار متخلخل تشکیل می‌دهد و هیچ لایه پوشش داخلی برای نانوصفحات سیلیکونی وجود ندارد. این ماده کامپوزیت سیلیکون-کربن به عنوان S3 ثبت شده است.

تست شارژ و دشارژ نیمه سلولی نوع دکمه در S2 و S3 انجام شد. ظرفیت ویژه و راندمان اول S2 به ترتیب 1120.2 میلی آمپر بر گرم و 84.8 درصد و ظرفیت ویژه و راندمان اول S3 به ترتیب 882.5 میلی آمپر بر گرم و 82.9 درصد بود. ظرفیت ویژه و اولین راندمان نمونه S3 پوشش داده شده با فاز جامد کمترین بود، که نشان می دهد فقط پوشش کربنی ساختار متخلخل انجام شده است و پوشش کربنی نانوصفحات سیلیکونی داخلی انجام نشده است که نمی تواند بازی کامل را ارائه دهد. به ظرفیت ویژه مواد مبتنی بر سیلیکون و نمی تواند از سطح مواد مبتنی بر سیلیکون محافظت کند. اولین راندمان نمونه S2 بدون CNT نیز کمتر از مواد کامپوزیت سیلیکون کربن حاوی CNT بود، که نشان می دهد بر اساس یک لایه پوشش خوب، شبکه رسانا و درجه بالاتری از ساختار متخلخل منجر به بهبود می شود. راندمان شارژ و تخلیه مواد سیلیکون کربن.

از مواد سیلیکونی کربنی S1 برای ساخت یک باتری کوچک با بسته نرم برای بررسی عملکرد نرخ و عملکرد چرخه استفاده شد. منحنی سرعت تخلیه در شکل 8(a) نشان داده شده است. ظرفیت های تخلیه 0.2C، 0.5C، 1C، 2C و 3C به ترتیب 2.970، 2.999، 2.920، 2.176 و 1.021 Ah می باشد. نرخ تخلیه 1C به 98.3٪ می رسد، اما نرخ تخلیه 2C به 73.3٪ کاهش می یابد و نرخ تخلیه 3C بیشتر به 34.4٪ کاهش می یابد. برای پیوستن به گروه تبادل الکترود منفی سیلیکون، لطفاً WeChat: shimobang را اضافه کنید. از نظر میزان شارژ، ظرفیت شارژ 0.2C، 0.5C، 1C، 2C و 3C به ترتیب برابر با 3.186، 3.182، 3.081، 2.686 و 2.289 Ah است. نرخ شارژ 1C 96.7٪ است و نرخ شارژ 2C همچنان به 84.3٪ می رسد. با این حال، با مشاهده منحنی شارژ در شکل 8 (ب)، پلت فرم شارژ 2C به طور قابل توجهی بزرگتر از سکوی شارژ 1C است و ظرفیت شارژ ولتاژ ثابت آن بیشترین (55٪) را تشکیل می دهد، که نشان می دهد قطبش باتری قابل شارژ 2C است. در حال حاضر بسیار بزرگ است ماده سیلیکون کربن عملکرد شارژ و تخلیه خوبی در دمای 1 درجه سانتیگراد دارد، اما ویژگی های ساختاری مواد برای دستیابی به عملکرد نرخ بالاتر باید بیشتر بهبود یابد. همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است، پس از 450 چرخه، میزان نگهداری ظرفیت 78٪ است که عملکرد چرخه خوبی را نشان می دهد.

وضعیت سطح الکترود قبل و بعد از چرخه توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت و نتایج در شکل 10 نشان داده شده است. پس از چرخه، یک لایه پوشش آشکار بر روی سطح ایجاد می شود [شکل 10(b)]، که یک فیلم SEI ضخیم است. زبری فیلم SEI مصرف لیتیوم فعال زیاد است که برای عملکرد چرخه مناسب نیست. بنابراین، ترویج تشکیل یک فیلم SEI صاف (مانند ساخت فیلم مصنوعی SEI، افزودن مواد افزودنی مناسب الکترولیت و غیره) می تواند عملکرد چرخه را بهبود بخشد. مشاهده مقطعی SEM ذرات سیلیکون کربن پس از چرخه [شکل 10(c)] نشان می دهد که نانوذرات سیلیکونی نواری شکل اصلی درشت تر شده اند و ساختار متخلخل اساساً حذف شده است. این عمدتا به دلیل انبساط حجمی و انقباض مداوم مواد سیلیکون کربن در طول چرخه است. بنابراین، ساختار متخلخل باید بیشتر تقویت شود تا فضای بافر کافی برای گسترش حجم مواد مبتنی بر سیلیکون فراهم شود.

3 نتیجه گیری

این مقاله بر اساس گسترش حجم، رسانایی ضعیف و پایداری رابط ضعیف مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون، بهبودهای هدفمندی را از شکل‌دهی مورفولوژی نانوصفحات سیلیکونی، ساخت ساختار متخلخل، ساخت شبکه رسانا و پوشش کربن کامل کل ذرات ثانویه انجام می‌دهد. ، برای بهبود پایداری مواد الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون به عنوان یک کل. تجمع نانوصفحات سیلیکونی می تواند یک ساختار متخلخل ایجاد کند. معرفی CNT باعث افزایش بیشتر تشکیل ساختار متخلخل می شود. ماده کامپوزیت سیلیکون-کربن تهیه شده توسط پوشش فاز مایع دارای اثر پوشش کربنی دو برابری نسبت به پوشش فاز جامد است و ظرفیت ویژه و کارایی اول را نشان می دهد. علاوه بر این، اولین راندمان مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن حاوی CNT بالاتر از آن بدون CNT است، که عمدتاً به دلیل درجه بالاتر توانایی ساختار متخلخل برای کاهش انبساط حجمی مواد مبتنی بر سیلیکون است. معرفی CNT یک شبکه رسانای سه بعدی ایجاد می کند، رسانایی مواد مبتنی بر سیلیکون را بهبود می بخشد و عملکرد نرخ خوبی را در 1C نشان می دهد. و مواد عملکرد چرخه خوبی را نشان می دهد. با این حال، ساختار متخلخل این ماده باید بیشتر تقویت شود تا فضای بافر کافی برای گسترش حجم سیلیکون فراهم شود و تشکیل یک صافی ایجاد شود.و فیلم SEI متراکم برای بهبود بیشتر عملکرد چرخه مواد کامپوزیت سیلیکون-کربن.

ما همچنین محصولات گرافیت و کاربید سیلیکون با خلوص بالا را عرضه می کنیم که به طور گسترده در پردازش ویفر مانند اکسیداسیون، انتشار و بازپخت استفاده می شود.

از هر مشتری از سرتاسر جهان استقبال کنید تا برای بحث بیشتر از ما دیدن کنند!

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