Ke ulu nui nei nā pākahi Lithium-ion ma ke ʻano o ka ikehu kiʻekiʻe. Ma ka lumi wela, silicon-ma muli o nā mea electrode maikaʻi ʻole i hui pū ʻia me ka lithium e hana i ka huahana lithium-waiwai Li3.75Si phase, me ka mana kikoʻī a hiki i 3572 mAh / g, ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o ka mana o ka graphite ʻino electrode 372. mAh/g. Eia nō naʻe, i ka wā o ka hoʻopiʻi pinepine ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana o nā mea electrode maikaʻi ʻole e pili ana i ka silicon, hiki i ka hoʻololi ʻana o ka pae o Si a me Li3.75Si ke hoʻonui i ka leo nui (e pili ana i 300%), kahi e alakaʻi ai i ka pauka o nā mea electrode a me ka hoʻomau ʻO ke kiʻiʻoniʻoni SEI, a ma hope e hāʻule koke ka hiki. Hoʻomaikaʻi nui ka ʻoihana i ka hana o nā mea electrode maikaʻi ʻole e pili ana i ka silicon a me ka paʻa ʻana o nā pihi silika ma o ka nano-sizing, carbon coating, pore formation a me nā ʻenehana ʻē aʻe.
Loaʻa nā mea kalapona i ka conductivity maikaʻi, ke kumu kūʻai haʻahaʻa, a me nā kumu ākea. Hiki iā lākou ke hoʻomaikaʻi i ka conductivity a me ka paʻa o ka ʻili o nā mea i hoʻokumu ʻia i ke silika. Hoʻohana maikaʻi ʻia lākou e like me nā mea hoʻohui hoʻomaikaʻi hana no nā electrodes maikaʻi ʻole e pili ana i ke silika. ʻO nā mea Silicon-carbon ka kuhikuhi nui o ka hoʻomohala ʻana o nā electrodes maikaʻi ʻole e pili ana i ke silika. Hiki i ka uhi kalapona ke hoʻomaikaʻi i ka paʻa ʻana o ka ʻili o nā mea i hoʻokumu ʻia i ka silika, akā ʻo kona hiki ke kāohi i ka hoʻonui ʻana i ka leo silika he laulā a ʻaʻole hiki ke hoʻonā i ka pilikia o ka hoʻonui ʻana i ka leo silika. No laila, i mea e hoʻomaikaʻi ai i ka paʻa o nā mea i hoʻokumu ʻia i ka silicon, pono e kūkulu ʻia nā hale porous. ʻO ka milling ball he ʻano hana ʻenehana no ka hoʻomākaukau ʻana i nā nanomaterials. Hiki ke hoʻohui ʻia nā mea hoʻohui like ʻole a i ʻole nā mea waiwai i ka slurry i loaʻa ma ka wili pōlele e like me nā koi hoʻolālā o ka mea hoʻohui. Hoʻopuehu ʻia ka slurry ma o nā slurries like ʻole a maloʻo. I loko o ke kaʻina hana hoʻomaloʻo koke, nā nanoparticles a me nā mea ʻē aʻe i loko o ka slurry e hoʻokumu i nā hiʻohiʻona porous. Ke hoʻohana nei kēia pepa i ka ʻenehana wili pōpopo a me ka ʻenehana hoʻomaloʻo hoʻoheheʻe ʻia no ka hoʻomākaukau ʻana i nā mea pilikilika porous.
Hiki ke hoʻomaikaʻi ʻia ka hana ʻana o nā mea hana silika ma ka hoʻoponopono ʻana i ka morphology a me ka hāʻawi ʻana i nā hiʻohiʻona o nā nanomaterial silicon. I kēia manawa, ua hoʻomākaukau ʻia nā mea hana silika me nā ʻano morphologies a me nā hiʻohiʻona hoʻoili, e like me nā nanorods silicon, porous graphite i hoʻokomo ʻia i ka nanosilicon, nanosilicon i puʻunaue ʻia i loko o ka carbon spheres, silicon/graphene array porous structures, etc. , hiki i nā nanosheets ke hoʻopaʻa maikaʻi i ka pilikia ʻūhā i hoʻokumu ʻia e ka hoʻonui ʻana i ka leo, a ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka compaction density. ʻO ka hoʻopaʻa ʻana o nā nanosheets hiki ke hana i kahi hale porous. No ka hui pū ʻana i ka hui hoʻololi electrode kino silika. E hoʻolako i kahi pale no ka hoʻonui nui ʻana o nā mea silika. ʻAʻole hiki i ka hoʻokomo ʻana o carbon nanotubes (CNTs) ke hoʻomaikaʻi wale i ka conductivity o ka mea, akā hoʻoikaika pū i ka hoʻokumu ʻana o nā hale porous o ka mea ma muli o kāna mau hiʻohiʻona morphological hoʻokahi. ʻAʻohe hōʻike e pili ana i nā hale porous i kūkulu ʻia e nā nanosheets silicon a me nā CNT. Hoʻohana ʻia kēia pepa i ka ʻoihana wili pōleʻa, ka wili a me ka hoʻopuehu ʻana, ka hoʻomaloʻo ʻana, ka carbon pre-coating a me nā ʻano calcination, a hoʻolauna i nā mea hoʻolaha porous i ke kaʻina hana hoʻomākaukau no ka hoʻomākaukau ʻana i nā mea electrode maikaʻi ʻole i hoʻokumu ʻia e ka hui ponoʻī o nā nanosheets silicon a. CNTs. He maʻalahi ke kaʻina hana hoʻomākaukau, ʻoluʻolu kaiapuni, ʻaʻohe wai ʻōpala a i ʻole koena ʻōpala i hana ʻia. Nui nā moʻolelo moʻokalaleo e pili ana i ka uhi kalapona o nā mea i hoʻopaʻa ʻia i ke kilika, akā he kakaikahi nā kūkākūkā hohonu e pili ana i ka hopena o ka uhi ʻana. Ke hoʻohana nei kēia pepa i ka asphalt ma ke ʻano he kumu kalapona e noiʻi ai i nā hopena o nā ʻano hana ʻelua kalapona, ka uhi ʻana o ka wai a me ka uhi paʻa paʻa, ma ka hopena o ka uhi a me ka hana ʻana o nā mea uila uila ʻino.
1 Hoao
1.1 Hoʻomākaukau mea
ʻO ka hoʻomākaukau ʻana i nā mea hana porous silicon-carbon composite he ʻelima mau ʻanuʻu: ka wili pōleʻa, ka wili ʻana a me ka hoʻopuehu ʻana, ka hoʻomaloʻo ʻana, ka uhi ʻana o ke kalapona a me ka carbonization. ʻO ka mua, e kaupaona i 500 g o ka pauka silikoni mua (domestic, 99.99% purity), e hoʻohui i 2000 g isopropanol, a hana i ka wili pōleʻa pulu ma ka māmā wili kinipōpō o 2000 r/min no 24 mau hola e loaʻa ai ka nano-scale silicon slurry. Hoʻololi ʻia ka slurry silicon i loaʻa i kahi pahu hoʻoili dispersion, a hoʻohui ʻia nā mea e like me ka ratio mass of silicon: graphite (i hana ʻia ma Shanghai, pae pākaukau): carbon nanotubes (i hana ʻia ma Tianjin, helu pākahi): polyvinyl pyrrolidone (i hana ʻia. ma Tianjin, helu analytical) = 40:60:1.5:2. Hoʻohana ʻia ʻo Isopropanol e hoʻoponopono i ka ʻike paʻa, a ua hoʻolālā ʻia ka mea paʻa i 15%. Hana ʻia ka wili a me ka hoʻopuehu ʻana i ka wikiwiki o ka dispersion o 3500 r / min no 4 mau hola. Hoʻohālikelike ʻia kekahi hui o nā slurries me ka hoʻohui ʻole ʻana i nā CNT, a ua like nā mea ʻē aʻe. Hoʻoili ʻia ka slurry i hoʻopuehu ʻia i loko o kahi pahu hānai e hoʻomaloʻo ai, a hana ʻia ka hoʻomaloʻo ʻana i loko o kahi ea i hoʻopaʻa ʻia i ka nitrogen, me ka wela o ka inlet a me ka puka waho he 180 a me 90 °C. A laila ua hoʻohālikelike ʻia ʻelua ʻano o ka uhi kalapona, ka uhi paʻa paʻa a me ka uhi ʻana o ka wai. ʻO ke ʻano o ka hoʻopili ʻana i ka pae paʻa: ua hui ʻia ka pauka maloʻo me 20% asphalt pauka (i hana ʻia ma Korea, ʻo D50 ka 5 μm), i hui pū ʻia me ka mīkini mīkini no 10 min, a ʻo ka wikiwiki o ka hui ʻana he 2000 r / min e loaʻa ai. pauda i uhi mua ia. ʻO ke ʻano o ka uhi ʻana o ka wai: ua hoʻohui ʻia ka pauka i hoʻomaloʻo ʻia i kahi hopena xylene (hana ʻia ma Tianjin, analytical grade) i loaʻa ka 20% asphalt i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka pauka ma kahi ʻano paʻa o 55%, a hoʻoulu like ʻia ka vacuum. E hoʻomoʻa i loko o ka umu ma 85 ℃ no 4h, e hoʻokomo i loko o ka mīkini mīkini no ka hui ʻana, ʻo ka wikiwiki o ka hui ʻana he 2000 r / min, a ʻo ka manawa hui ʻana he 10 min e loaʻa ai ka pauka i uhi mua ʻia. ʻO ka hope, ua calcined ka pauka i hoʻopili ʻia i loko o kahi kiln rotary ma lalo o kahi ea nitrogen ma ka wikiwiki hoʻomehana o 5 ° C / min. Ua mālama mua ʻia ia ma kahi mahana mau o 550 ° C no 2h, a laila hoʻomau i ka wela a hiki i 800 ° C a mālama ʻia i kahi mahana mau no 2h, a laila hoʻomaha maoli i lalo o 100 ° C a hoʻokuʻu ʻia no ka loaʻa ʻana o kahi silicon-carbon. mea hui.
1.2 Nā ʻano hiʻohiʻona
Ua kālailai ʻia ka puʻunaue ʻana o ka nui o nā mea me ka hoʻohana ʻana i kahi mea hōʻike nui (Mastersizer 2000 version, i hana ʻia ma UK). Ua hoʻāʻo ʻia nā pauka i loaʻa i kēlā me kēia ʻanuʻu e ka scanning electron microscopy (Regulus8220, i hana ʻia ma Iapana) e nānā i ka morphology a me ka nui o nā pauka. Ua kālailai ʻia ke ʻano o ka pae o ka mea me ka X-ray powder diffraction analyzer (D8 ADVANCE, i hana ʻia ma Kelemānia), a ua kālailai ʻia ka haku mele ʻana o ka mea me ka hoʻohana ʻana i ka ikehu spectrum analyzer. Ua hoʻohana ʻia ka mea i loaʻa mai ka silicon-carbon composite e hana i ke pihi hapalua-cell o ke kumu hoʻohālike CR2032, a ʻo ka lakio nui o ka silicon-carbon: SP: CNT: CMC: SBR he 92:2:2:1.5:2.5. ʻO ka counter electrode he ʻāpana lithium metala, ʻo ka electrolyte kahi electrolyte pāʻoihana (model 1901, hana ʻia ma Korea), hoʻohana ʻia ʻo Celgard 2320 diaphragm, ʻo ka hoʻopiʻi a me ka hoʻokuʻu ʻana o ka volta he 0.005-1.5 V, ʻo ka uku a me ka hoʻokuʻu ʻana i kēia manawa he 0.1 C. (1C = 1A), a ʻo ka hoʻokuʻu ʻia ʻana he 0.05 C.
I mea e noiʻi hou aku ai i ka hana ʻana o nā mea hoʻohuihui silicon-carbon, ua hana ʻia ka pā uila liʻiliʻi liʻiliʻi 408595. Hoʻohana ka electrode maikaʻi i ka NCM811 (hana ʻia ma Hunan, helu pākaukau), a ʻo ka graphite electrode maikaʻi ʻole i doped me 8% silicon-carbon material. ʻO ke kumu hoʻohālike electrode slurry maikaʻi ʻo 96% NCM811, 1.2% polyvinylidene fluoride (PVDF), 2% conductive agent SP, 0.8% CNT, a me NMP ua hoʻohana ʻia ma ke ʻano he dispersant; ʻO ke kumu slurry electrode maikaʻi ʻole he 96% composite negative electrode material, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, a hoʻohana ʻia ka wai ma ke ʻano he dispersant. Ma hope o ka hoʻoulu ʻana, ka uhi ʻana, ka ʻōwili ʻana, ka ʻoki ʻana, ka lamination, ka hoʻoheheʻe ʻia ʻana o ka tab, ka hoʻopaʻa ʻana, ka paʻi ʻana, ka hoʻoheheʻe wai, ka hoʻokumu ʻana a me ka mahele o ka hiki, 408595 laminated nā ʻeke pahu liʻiliʻi liʻiliʻi me ka mana helu o 3 Ah ua mākaukau. Ua ho'āʻo ʻia ka hana pākēneka o 0.2C, 0.5C, 1C, 2C a me 3C a me ka hana pōʻai o 0.5C charge a me 1C discharge. ʻO 2.8-4.2 V ka hoʻouka ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana, ka manawa mau a me ka hoʻouka uila mau, a ʻo ka ʻoki ʻoki ʻia he 0.5C.
2 Nā hualoaʻa a me ke kūkākūkā
Ua ʻike ʻia ka pauka silika mua e ka scanning electron microscopy (SEM). ʻAʻole maʻamau ka pauda silika me ka liʻiliʻi liʻiliʻi ma mua o 2μm, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 1 (a). Ma hope o ka wili pōleʻa, ua hoʻemi nui ʻia ka nui o ka pauka silika ma kahi o 100 nm [Figure 1(b)]. Ua hōʻike ʻia ka hoʻāʻo nui ʻana o ka D50 o ka pauka silika ma hope o ka wili pōleʻa he 110 nm a ʻo ka D90 he 175 nm. ʻO ka nānā pono ʻana i ka morphology o ka pauka silikona ma hope o ka wili pōleʻa e hōʻike ana i kahi ʻano palaka (e hōʻoia hou ʻia ka hoʻokumu ʻia ʻana o ka hale ʻala mai ka SEM cross-sectional ma hope). No laila, ʻo ka ʻikepili D90 i loaʻa mai ka hoʻāʻo ʻana i ka nui o nā ʻāpana e pono ke ʻano lōʻihi o ka nanosheet. Hoʻohui pū ʻia me nā hopena SEM, hiki ke hoʻoholo ʻia ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka nui o ka nanosheet i loaʻa ma mua o ka waiwai koʻikoʻi o 150 nm o ka haki ʻana o ka pauka silika i ka wā o ka hoʻouka ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana ma ka liʻiliʻi hoʻokahi. Ma muli o ka ikaika dissociation ʻokoʻa o nā mokulele aniani o ka silikoni crystalline, ma waena o ka {111} plane o ke silikona he haʻahaʻa ka ikehu dissociation ma mua o ka {100} a me {110} mokulele aniani. No laila, ʻoi aku ka maʻalahi o kēia mokulele aniani e ka wili pōleʻa, a hoʻokumu i kahi ʻano flaky. ʻO ke ʻano flaky ka mea kūpono i ka hōʻiliʻili ʻana o nā hale wehe, mālama i ka wahi no ka hoʻonui nui ʻana o ke silika, a hoʻomaikaʻi i ke kūpaʻa o ka mea.
ʻO ka slurry i loaʻa i ka nano-silicona, CNT a me ka graphite ua hoʻoheheʻe ʻia, a ua nānā ʻia ka pauka ma mua a ma hope o ka hoʻoulu ʻana e SEM. Hōʻike ʻia nā hualoaʻa ma ka Figure 2. ʻO ka matrix graphite i hoʻohui ʻia ma mua o ka hoʻoulu ʻana he ʻano flake maʻamau me ka nui o 5 a 20 μm [Figure 2 (a)]. Hōʻike ka hōʻike ʻana o ka puʻupuʻu nui o ka graphite he 15μm ka D50. ʻO ka pauka i loaʻa ma hope o ka pīpī ʻana he morphology spherical [Figure 2(b)], a hiki ke ʻike ʻia ua uhi ʻia ka graphite e ka papa uhi ma hope o ka pīpī ʻana. ʻO ka D50 o ka pauka ma hope o ka pīpī ʻana he 26.2 μm. Ua nānā ʻia nā hiʻohiʻona morphological o nā ʻāpana lua e SEM, e hōʻike ana i nā hiʻohiʻona o kahi hale porous wehe i hōʻiliʻili ʻia e nā nanomaterials [Figure 2 (c)]. Hoʻokumu ʻia ka hale porous me nā nanosheets silicon a me nā CNT i hui pū kekahi me kekahi [Figure 2(d)], a ʻo ka ʻāpana kikoʻī kikoʻī (BET) ka kiʻekiʻe e like me 53.3 m2/g. No laila, ma hope o ka pīpī ʻana, hui pū ʻia nā nanosheets silicon a me nā CNT e hana i kahi hale porous.
Ua mālama ʻia ka papa porous me ka uhi kalapona wai, a ma hope o ka hoʻohui ʻana i ka pahu kalapona precursor pitch a me ka carbonization, ua hoʻokō ʻia ka nānā ʻana o SEM. Hōʻike ʻia nā hopena ma ke Kiʻi 3. Ma hope o ka uhi mua ʻana o ke kalapona, lilo ka ʻili o nā ʻāpana lua i ka maʻalahi, me kahi papa uhi ʻike ʻia, a ua piha ka uhi, e like me ka hōʻike ʻana ma nā Kiʻi 3 (a) a me (b). Ma hope o ka carbonization, mālama ka ʻili o ka ʻili i kahi kūlana pale maikaʻi [Figure 3 (c)]. Eia kekahi, ke hōʻike nei ke kiʻi SEM cross-sectional i nā nanoparticles [Figure 3(d)]. Eia kekahi, hōʻike ka Figure 3 (d) aia nā mea hoʻopihapiha ma waena o kekahi mau nanosheets. ʻO ka mea nui kēia ma muli o ka hoʻohana ʻana i ke ʻano o ka uhi ʻana i ka wai. E komo ka hoʻonā asphalt i loko o ka mea, no laila e loaʻa i ka ʻili o nā nanosheets silicon kūloko i kahi pale pale kalapona. No laila, ma ka hoʻohana ʻana i ka hoʻoheheʻe ʻana i ka wai, ma kahi o ka loaʻa ʻana o ka hopena hoʻopiʻi ʻāpana lua, hiki ke loaʻa ka hopena hoʻopili kalapona pālua o ka uhi ʻana o ka mea mua. Ua hoʻāʻo ʻia ka pauka carbonized e BET, a ʻo ka hopena hōʻike he 22.3 m2/g.
Ua kau ʻia ka pauka carbonized i ka cross-sectional energy spectrum analysis (EDS), a ua hōʻike ʻia nā hopena ma ke Kiʻi 4(a). ʻO ka micron-sized core ʻo ia ka ʻāpana C, e pili ana i ka matrix graphite, a ʻo ka uhi waho i loaʻa ke silika a me ka oxygen. No ka noiʻi hou ʻana i ke ʻano o ke kilika, ua hana ʻia kahi hoʻāʻo X-ray diffraction (XRD), a hōʻike ʻia nā hopena ma ke Kiʻi 4(b). ʻO ka mea nui i haku ʻia me ka graphite a me ka silika kalakala hoʻokahi, me ka ʻike ʻole ʻia o nā hiʻohiʻona silicon oxide, e hōʻike ana ʻo ka ʻāpana oxygen o ka hoʻāʻo spectrum ikehu ka mea nui mai ka oxidation kūlohelohe o ka ʻili silika. Hoʻopaʻa ʻia ka mea hoʻohuihui silika-carbon e like me S1.
ʻO ka mea silicon-carbon S1 i hoʻomākaukau ʻia i hoʻopaʻa ʻia i ke pihi-type half-cell production and charge-discharge tests. Hōʻike ʻia ka pihi hoʻoiho mua ma ka Figure 5. ʻO ka mana kikoʻī hiki ke hoʻohuli ʻia ʻo 1000.8 mAh / g, a ʻo ka maikaʻi o ka pōʻai mua he kiʻekiʻe e like me 93.9%, ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o ka pono mua o ka hapa nui o nā mea silicon me ka ʻole lithiation i hoikeia ma ka palapala. Hōʻike ka hana kiʻekiʻe kiʻekiʻe he kūpaʻa kiʻekiʻe ka mea i hoʻomākaukau ʻia i ka silicon-carbon composite material. I mea e hōʻoia ai i nā hopena o ka hoʻolālā porous, ka pūnaewele conductive a me ka uhi kalapona i ka paʻa o nā mea silicon-carbon, ua hoʻomākaukau ʻia ʻelua ʻano o nā mea silicon-carbon me ka hoʻohui ʻole ʻana i ka CNT a me ka ʻole o ka uhi kalapona kumu.
Hōʻike ʻia ka morphology o ka pauka carbonized o ka mea hoʻohui silicon-carbon composite me ka hoʻohui ʻole ʻana i ka CNT ma ke Kiʻi 6. Ma hope o ka hoʻopili ʻana i ka pae wai a me ka carbonization, hiki ke ʻike maopopo ʻia kahi papa uhi ma ka ʻili o nā ʻāpana lua ma ke Kiʻi 6(a). Hōʻike ʻia ka SEM keʻa o ka mea carbonized ma ke Kiʻi 6(b). ʻO ka hoʻopaʻa ʻana o nā nanosheets silicon he porous nā hiʻohiʻona, a ʻo ka hoʻāʻo BET he 16.6 m2/g. Eia naʻe, ke hoʻohālikelike ʻia me ka hihia me CNT [e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Figure 3 (d), ʻo ka BET test o kāna pauka carbonized he 22.3 m2 / g], ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka nano-silicon stacking density, e hōʻike ana i ka hoʻohui ʻana o CNT hiki ke hāpai. ka hana ʻana o kahi hale porous. Eia kekahi, ʻaʻohe ʻenehana conductive ʻekolu-dimensional i kūkulu ʻia e CNT. Hoʻopaʻa ʻia ka mea hoʻohuihui silika-kāpona ma ke ʻano he S2.
Hōʻike ʻia nā hiʻohiʻona morphological o ka mea i hoʻomākaukau ʻia e ka paʻi kalapona paʻa-paʻa ma ke Kiʻi 7. Ma hope o ka carbonization, aia kahi papa uhi ʻike ʻia ma ka ʻili, e like me ka hōʻike ʻana ma ka Figure 7(a). Hōʻike ke kiʻi 7(b) aia nā nanoparticles i loko o ka pauku kea, e pili ana i nā ʻano morphological o nā nanosheets. ʻO ka hōʻiliʻili ʻana o nā nanosheets e hana i kahi ʻano porous. ʻAʻohe mea hoʻopiha maopopo ma luna o ka ʻili o nā nanosheets i loko, e hōʻike ana i ka hoʻopili kalapona paʻa paʻa e hana wale i kahi ʻāpana kalapona me kahi ʻano porous, a ʻaʻohe papa hoʻopaʻa i loko no nā nanosheets silicon. Hoʻopaʻa ʻia kēia mea hoʻohui silika-carbon ma ke ʻano he S3.
Ua mālama ʻia ka hoʻāʻo ʻana i ka hapa-cell charge a me ka hoʻokuʻu ʻana ma S2 a me S3. ʻO ka mana kiko'ī a me ka pono mua o S2 he 1120.2 mAh / g a me 84.8%, a me ka mana kiko'ī a me ka pono mua o S3 he 882.5 mAh / g a me 82.9%, kēlā me kēia. ʻO ka haʻahaʻa haʻahaʻa loa ka mana kikoʻī a me ka hana mua o ka laʻana S3 i uhi ʻia i ka paʻa, e hōʻike ana ua hana ʻia ke kalapona kalapona wale nō o ka hale porous, a ʻaʻole i hana ʻia ka uhi kalapona o nā nanosheets silicon kūloko, ʻaʻole hiki ke hāʻawi i ka pāʻani piha. i ka mana kiko'ī o ka mea i hoʻopaʻa ʻia i ke kilika a ʻaʻole hiki ke pale i ka ʻili o ka mea i hoʻokumu ʻia i ke kilika. ʻO ka hana mua o ka hāpana S2 me ka ʻole CNT he haʻahaʻa hoʻi ma mua o ka mea o ka silicon-carbon composite material i loaʻa i ka CNT, e hōʻike ana ma ke kumu o kahi papa uhi maikaʻi, ʻo ka pūnaewele conductive a me kahi kiʻekiʻe kiʻekiʻe o ka hale porous e kūpono i ka hoʻomaikaʻi. ka pono o ka hoʻopiʻi ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana o ka mea silicon-carbon.
Ua hoʻohana ʻia ka S1 silicon-carbon material no ka hana ʻana i kahi pākaukau liʻiliʻi liʻiliʻi e nānā i ka hana wikiwiki a me ka hana pōʻai. Hōʻike ʻia ka ʻōkuhi o ka hoʻokuʻu ʻana ma ke Kiʻi 8(a). ʻO nā mana hoʻokuʻu o 0.2C, 0.5C, 1C, 2C a me 3C he 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 a me 1.021 Ah. ʻO ke kiʻekiʻe o ka hoʻokuʻu ʻana o 1C e like me 98.3%, akā hāʻule ka 2C hoʻokuʻu ʻana i ka 73.3%, a ʻo ka 3C hoʻokuʻu ʻana e hāʻule hou i 34.4%. No ka hui pū ʻana i ka hui hoʻololi electrode kino silicon, e ʻoluʻolu e hoʻohui iā WeChat: shimobang. Ma ke ʻano o ka nui o ka hoʻouka ʻana, ʻo 0.2C, 0.5C, 1C, 2C a me 3C nā mana hoʻouka ʻana he 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 a me 2.289 Ah, kēlā me kēia. ʻO 96.7% ka nui o ka hoʻopiʻi ʻana o 1C, a hiki i ka 2C ka nui o ka hoʻopiʻi ʻana i ka 84.3%. Eia naʻe, i ka nānā ʻana i ka pihi hoʻouka ma ke Kiʻi 8(b), ʻoi aku ka nui o ka paepae 2C ma mua o ka 1C e hoʻopiha ana i ka paepae, a ʻo kona hiki ke hoʻouka uila mau ʻia no ka hapa nui (55%), e hōʻike ana i ka polarization o ka 2C rechargeable battery. ua nui loa. He maikaʻi ka hoʻouka ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana o ka mea silicon-carbon i ka 1C, akā pono e hoʻomaikaʻi hou ʻia nā hiʻohiʻona o ka mea i hiki ke hoʻokō i ka hana kiʻekiʻe. E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 9, ma hope o 450 mau pōʻai, ʻo 78% ka nui o ka mālama ʻana, e hōʻike ana i ka hana pōʻai maikaʻi.
Ua noiʻi ʻia ke kūlana ili o ka electrode ma mua a ma hope o ka pōʻaiapuni e SEM, a ua hōʻike ʻia nā hopena ma ka Figure 10. Ma mua o ka pōʻai, maopopo ka ʻili o ka graphite a me nā mea silicon-carbon [Figure 10(a)]; ma hope o ka pōʻaiapuni, ʻike maopopo ʻia kahi papa uhi ma ka ʻili [Figure 10(b)], he kiʻiʻoniʻoni SEI mānoanoa. ʻO SEI film roughness ʻO ka hoʻohana lithium ikaika he kiʻekiʻe, ʻaʻole kūpono i ka hana pōʻai. No laila, ʻo ka hoʻoikaika ʻana i ka hoʻokumu ʻana i kahi kiʻiʻoniʻoni SEI maʻemaʻe (e like me ka hana kiʻiʻoniʻoni SEI artificial, hoʻohui i nā mea hoʻohui electrolyte kūpono, a me nā mea ʻē aʻe) hiki ke hoʻomaikaʻi i ka hana pōʻai. ʻO ka nānā ʻana o SEM kea o nā ʻāpana kalapona-silika ma hope o ka pōʻaiapuni [Figure 10(c)] e hōʻike ana ua lilo nā nanoparticles silikoni kumu i ʻoi aʻe a ua hoʻopau maoli ʻia ke ʻano porous. ʻO ka mea nui kēia ma muli o ka hoʻonui mau ʻana o ka leo a me ka hoʻopaʻa ʻana o ka mea silicon-carbon i ka wā o ka pōʻai. No laila, pono e hoʻonui hou ʻia ka hale porous e hāʻawi i kahi ākea paʻa no ka hoʻonui ʻana i ka leo o ka mea i hoʻokumu ʻia i ke kilika.
3 Ka hopena
Ma muli o ka hoʻonui ʻana o ka leo, conductivity maikaʻi ʻole a me ka paʻa ʻole o ka paʻa o nā mea electrode maikaʻi ʻole e pili ana i ka silicon, hana kēia pepa i nā hoʻomaikaʻi i manaʻo ʻia, mai ke ʻano o ka morphology o nā nanosheets silicon, ke kūkulu ʻana i ka porous, ke kūkulu ʻana i ka network conductive a me ka uhi kalapona piha o nā ʻāpana lua holoʻokoʻa. , e hoʻomaikaʻi i ka paʻa o nā mea electrode maikaʻi ʻole i hoʻokumu ʻia i ke silika ma ke ʻano holoʻokoʻa. ʻO ka hōʻiliʻili ʻana o nā nanosheets silicon hiki ke hana i kahi ʻano porous. ʻO ka hoʻokomoʻana o CNT e hoʻonui i ka hoʻokumuʻana i kahi hale porous. ʻO ka mea hana silika-carbon composite i hoʻomākaukau ʻia e ka hoʻoheheʻe ʻana i ka wai, he ʻelua ka hopena o ka uhi kalapona ma mua o ka mea i hoʻomākaukau ʻia e ka uhi paʻa paʻa, a hōʻike i ka mana kikoʻī kiʻekiʻe a me ka hana mua. Eia kekahi, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka hana mua o ka mea hoʻohui silicon-carbon i loaʻa i ka CNT ma mua o ka ʻole o ka CNT, ʻo ia ka mea ma muli o ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe o ka hiki ke porous e hoʻohaʻahaʻa i ka hoʻonui nui ʻana o nā mea waiwai. ʻO ka hoʻokomoʻana o CNT e kūkulu i kahi pūnaewele conductiveʻekolu, e hoʻomaikaʻi i ka conductivity o nā mea hana silika, a hōʻike i ka hana maikaʻi ma 1C; a hōʻike ka mea i ka hana pōʻai maikaʻi. Eia nō naʻe, pono e hoʻoikaika hou ʻia ke ʻano porous o ka mea e hāʻawi i kahi wahi paʻa kūpono no ka hoʻonui nui ʻana o ke silika, a hoʻoikaika i ka hoʻokumu ʻana i kahi maʻalahi.a me ke kiʻiʻoniʻoni SEI paʻakikī e hoʻomaikaʻi hou i ka hana pōʻaiapuni o ka mea hoʻohuihui silicon-carbon.
Hāʻawi pū mākou i ka graphite maʻemaʻe kiʻekiʻe a me nā huahana silicon carbide, i hoʻohana nui ʻia i ka hana wafer e like me ka oxidation, diffusion, a me ka annealing.
Welina mai i nā mea kūʻai mai a puni ka honua e kipa mai iā mākou no kahi kūkākūkā hou aku!
https://www.vet-china.com/
Ka manawa hoʻouna: Nov-13-2024