ថ្មលីចូម - អ៊ីយ៉ុងកំពុងអភិវឌ្ឍជាចម្បងក្នុងទិសដៅនៃដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់។ នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ វត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន យ៉ាន់ស្ព័រជាមួយលីចូម ដើម្បីផលិតផលិតផលដែលសំបូរទៅដោយលីចូម Li3.75Si ដំណាក់កាលដែលមានសមត្ថភាពជាក់លាក់រហូតដល់ 3572 mAh/g ដែលខ្ពស់ជាងសមត្ថភាពជាក់លាក់តាមទ្រឹស្តីនៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រាហ្វីត 372 mAh/g ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងអំឡុងពេលនៃការបញ្ចូលថ្មម្តងហើយម្តងទៀតនៃសមា្ភារៈអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ការបំប្លែងដំណាក់កាលនៃ Si និង Li3.75Si អាចបង្កើតការពង្រីកបរិមាណដ៏ធំ (ប្រហែល 300%) ដែលនឹងនាំឱ្យមានការរលាយនៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូត និងការបង្កើតជាបន្តបន្ទាប់នៃ ខ្សែភាពយន្ត SEI ហើយទីបំផុតបណ្តាលឱ្យសមត្ថភាពធ្លាក់ចុះយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ឧស្សាហកម្មនេះភាគច្រើនធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការនៃសមា្ភារៈអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន និងស្ថេរភាពនៃថ្មដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន តាមរយៈទំហំណាណូ ថ្នាំកូតកាបូន ការបង្កើតរន្ធញើស និងបច្ចេកវិទ្យាផ្សេងៗទៀត។
សមា្ភារៈកាបូនមានចរន្តល្អ ការចំណាយទាប និងមានប្រភពធំទូលាយ។ ពួកគេអាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវចរន្តនិងស្ថេរភាពនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ ពួកវាត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាជម្រើសសម្រាប់បន្ថែមការកែលម្អការអនុវត្តសម្រាប់អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ សមា្ភារៈស៊ីលីកុន - កាបូនគឺជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍សំខាន់នៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ ថ្នាំកូតកាបូនអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវស្ថេរភាពផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ប៉ុន្តែសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការទប់ស្កាត់ការពង្រីកបរិមាណស៊ីលីកុនគឺមានលក្ខណៈទូទៅ ហើយមិនអាចដោះស្រាយបញ្ហានៃការពង្រីកបរិមាណស៊ីលីកុនបានទេ។ ដូច្នេះដើម្បីកែលម្អស្ថេរភាពនៃសម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនរចនាសម្ព័ន្ធ porous ចាំបាច់ត្រូវសាងសង់។ ការកិនបាល់គឺជាវិធីសាស្រ្តឧស្សាហកម្មសម្រាប់ការរៀបចំសម្ភារៈណាណូ។ សារធាតុបន្ថែម ឬសមាសធាតុសម្ភារៈផ្សេងៗអាចត្រូវបានបន្ថែមទៅសារធាតុរអិលដែលទទួលបានដោយការកិនបាល់ យោងទៅតាមតម្រូវការរចនានៃសម្ភារៈផ្សំ។ សារធាតុរអិលត្រូវបានបែកខ្ចាត់ខ្ចាយស្មើៗគ្នាតាមរយៈសារធាតុរអិលផ្សេងៗ និងបាញ់ឱ្យស្ងួត។ កំឡុងពេលដំណើរការសម្ងួតភ្លាមៗ ភាគល្អិតណាណូ និងសមាសធាតុផ្សេងទៀតនៅក្នុង slurry នឹងបង្កើតជាលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធ porous ដោយឯកឯង។ ក្រដាសនេះប្រើម៉ាស៊ីនកិនគ្រាប់ដែលមានលក្ខណៈឧស្សាហកម្ម និងងាយស្រួលដល់បរិស្ថាន និងបច្ចេកវិទ្យាសម្ងួតបាញ់ដើម្បីរៀបចំសម្ភារៈដែលមានសារធាតុស៊ីលីកុន porous ។
ដំណើរការនៃសមា្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនក៏អាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងផងដែរដោយធ្វើនិយតកម្មលក្ខណៈរូបវន្ត និងលក្ខណៈនៃការចែកចាយនៃវត្ថុធាតុណាណូស៊ីលីកុន។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ សម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនដែលមានរូបសណ្ឋានផ្សេងៗ និងលក្ខណៈនៃការចែកចាយត្រូវបានរៀបចំ ដូចជា silicon nanorods, porous graphite បង្កប់ nanosilicon, nanosilicon ចែកចាយក្នុងកាបូន spheres, silicon/graphene array porous structures ជាដើម។ក្នុងមាត្រដ្ឋានដូចគ្នា បើប្រៀបធៀបជាមួយ nanoparticles សន្លឹក nanosheets អាចទប់ស្កាត់បញ្ហាកំទេចដែលបណ្តាលមកពីការពង្រីកទំហំបានប្រសើរជាងមុន ហើយសម្ភារៈមានការបង្រួមកាន់តែខ្ពស់។ ដង់ស៊ីតេ។ ការដាក់ជង់មិនប្រក្រតីនៃ nanosheets ក៏អាចបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធ porous ផងដែរ។ ដើម្បីចូលរួមក្រុមផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានស៊ីលីកុន។ ផ្តល់ចន្លោះសតិបណ្ដោះអាសន្នសម្រាប់ការពង្រីកបរិមាណនៃវត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុន។ ការណែនាំនៃបំពង់ណាណូកាបូន (CNTs) មិនត្រឹមតែអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តនៃសម្ភារៈប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងជំរុញការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ porous នៃសម្ភារៈដោយសារតែលក្ខណៈ morphological មួយវិមាត្ររបស់វា។ មិនមានរបាយការណ៍ស្តីពីរចនាសម្ព័ន្ធ porous សាងសង់ដោយ silicon nanosheets និង CNTs ទេ។ ក្រដាសនេះទទួលយកការកិនគ្រាប់បាល់ដែលអាចអនុវត្តបានក្នុងឧស្សាហកម្ម ការកិន និងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយ ការសម្ងួតបាញ់ កាបោនមុនការស្រោប និងវិធីសាស្ត្រកាល់ស៊ីលីន និងណែនាំអ្នកផ្សព្វផ្សាយ porous ក្នុងដំណើរការរៀបចំ ដើម្បីរៀបចំសមា្ភារៈអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន porous ដែលបង្កើតឡើងដោយការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯងនៃសន្លឹកណាណូស៊ីលីកុន និង CNTs ដំណើរការរៀបចំគឺសាមញ្ញ មិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន ហើយគ្មានសារធាតុរាវ ឬសំណល់សំណល់ត្រូវបានបង្កើត។ មានរបាយការណ៍អក្សរសិល្ប៍ជាច្រើនស្តីពីការស្រោបកាបូននៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ប៉ុន្តែមានការពិភាក្សាស៊ីជម្រៅតិចតួចអំពីឥទ្ធិពលនៃថ្នាំកូត។ ក្រដាសនេះប្រើ asphalt ជាប្រភពកាបូនដើម្បីស៊ើបអង្កេតផលប៉ះពាល់នៃវិធីសាស្រ្តនៃថ្នាំកូតកាបូនពីរ ថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវ និងថ្នាំកូតដំណាក់កាលរឹង លើឥទ្ធិពលនៃថ្នាំកូត និងដំណើរការនៃវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។
1 ការពិសោធន៍
1.1 ការរៀបចំសម្ភារៈ
ការរៀបចំសមា្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូន porous រួមមាន 5 ជំហាន៖ ការកិនបាល់ ការកិន និងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយ ការសម្ងួតបាញ់ ការស្រោបកាបូនមុន និងកាបូននីយកម្ម។ ទីមួយ ថ្លឹងម្សៅស៊ីលីកុនដំបូងចំនួន 500 ក្រាម (ក្នុងស្រុក 99.99% ភាពបរិសុទ្ធ) បន្ថែម 2000 ក្រាមនៃ isopropanol ហើយធ្វើការកិនគ្រាប់បាល់សើមក្នុងល្បឿនកិនគ្រាប់បាល់ 2000 r/min សម្រាប់រយៈពេល 24 ម៉ោង ដើម្បីទទួលបានសារធាតុរលាយស៊ីលីកុនខ្នាតណាណូ។ សារធាតុរលាយស៊ីលីកុនដែលទទួលបានត្រូវបានផ្ទេរទៅធុងផ្ទេរការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយ ហើយវត្ថុធាតុដើមត្រូវបានបន្ថែមទៅតាមសមាមាត្រម៉ាសនៃស៊ីលីកុន៖ ក្រាហ្វិត (ផលិតនៅសៀងហៃ ថ្នាក់ថ្ម)៖ បំពង់ណាណូកាបូន (ផលិតនៅធានជីន ថ្នាក់ថ្ម)៖ ប៉ូលីវីនីល ភីរ៉ូលីដូន (ផលិត។ នៅក្រុងធានជីន ថ្នាក់វិភាគ) = 40:60:1.5:2 ។ Isopropanol ត្រូវបានប្រើដើម្បីកែសម្រួលមាតិការឹង ហើយមាតិការឹងត្រូវបានគេរចនាជា 15% ។ ការកិន និងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយត្រូវបានអនុវត្តក្នុងល្បឿនបំបែក 3500 r/min រយៈពេល 4 ម៉ោង។ ក្រុមផ្សេងទៀតនៃ slurries ដោយមិនបន្ថែម CNTs ត្រូវបានប្រៀបធៀបហើយសម្ភារៈផ្សេងទៀតគឺដូចគ្នា។ បន្ទាប់មក សារធាតុរំអិលដែលបែកខ្ចាត់ខ្ចាយដែលទទួលបានត្រូវបានផ្ទេរទៅធុងសម្ងួតបាញ់ថ្នាំ ហើយការសម្ងួតបាញ់ត្រូវបានអនុវត្តក្នុងបរិយាកាសដែលការពារដោយអាសូត ដោយសីតុណ្ហភាពចូល និងច្រកចេញគឺ 180 និង 90 °C រៀងគ្នា។ បន្ទាប់មក ថ្នាំកូតកាបូនពីរប្រភេទត្រូវបានប្រៀបធៀប គឺថ្នាំកូតដំណាក់កាលរឹង និងថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវ។ វិធីសាស្រ្តនៃថ្នាំកូតដំណាក់កាលរឹងគឺ៖ ម្សៅស្ងួតបាញ់ត្រូវលាយជាមួយម្សៅ asphalt 20% (ផលិតនៅប្រទេសកូរ៉េ D50 គឺ 5 μm) លាយក្នុងម៉ាស៊ីនលាយមេកានិចរយៈពេល 10 នាទី ហើយល្បឿនលាយគឺ 2000 r/min ដើម្បីទទួលបាន ម្សៅលាបមុន។ វិធីសាស្រ្តនៃថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវគឺ: ម្សៅស្ងួតបាញ់ត្រូវបានបន្ថែមទៅក្នុងដំណោះស្រាយ xylene (ផលិតនៅ Tianjin ថ្នាក់វិភាគ) ដែលមាន 20% asphalt រំលាយនៅក្នុងម្សៅនៅមាតិការឹងនៃ 55% ហើយបូមធូលីកូរឱ្យស្មើគ្នា។ ដុតនំនៅក្នុងឡនៅសីតុណ្ហភាព 85 ℃រយៈពេល 4 ម៉ោងដាក់ចូលទៅក្នុងម៉ាស៊ីនលាយមេកានិចសម្រាប់លាយល្បឿននៃការលាយគឺ 2000 r / នាទីហើយពេលវេលាលាយគឺ 10 នាទីដើម្បីទទួលបានម្សៅមុន។ ជាចុងក្រោយ ម្សៅដែលស្រោបមុនត្រូវបាន calcined នៅក្នុង rotary kiln ក្រោមបរិយាកាស អាសូត ក្នុងអត្រាកំដៅ 5°C/min ។ ដំបូងវាត្រូវបានរក្សាទុកនៅសីតុណ្ហភាពថេរ 550 អង្សាសេរយៈពេល 2 ម៉ោង បន្ទាប់មកបន្តកំដៅរហូតដល់ 800 អង្សាសេ ហើយរក្សាទុកនៅសីតុណ្ហភាពថេររយៈពេល 2 ម៉ោង ហើយបន្ទាប់មកត្រជាក់តាមធម្មជាតិដល់ក្រោម 100 អង្សាសេ ហើយរំសាយចេញដើម្បីទទួលបានកាបូនស៊ីលីកុន។ សមាសធាតុផ្សំ។
1.2 វិធីសាស្រ្តកំណត់លក្ខណៈ
ការចែកចាយទំហំភាគល្អិតនៃសម្ភារៈត្រូវបានវិភាគដោយប្រើឧបករណ៍សាកល្បងទំហំភាគល្អិត (កំណែ Mastersizer 2000 ផលិតនៅចក្រភពអង់គ្លេស)។ ម្សៅដែលទទួលបានក្នុងជំហាននីមួយៗត្រូវបានធ្វើតេស្តដោយការស្កែនអេឡិចត្រុងមីក្រូទស្សន៍ (Regulus8220 ផលិតនៅប្រទេសជប៉ុន) ដើម្បីពិនិត្យមើលរូបវិទ្យា និងទំហំនៃម្សៅ។ រចនាសម្ព័ន្ធដំណាក់កាលនៃសម្ភារៈត្រូវបានវិភាគដោយប្រើឧបករណ៍វិភាគពន្លឺកាំរស្មី X (D8 ADVANCE ផលិតនៅប្រទេសអាឡឺម៉ង់) ហើយធាតុផ្សំនៃសម្ភារៈត្រូវបានវិភាគដោយប្រើឧបករណ៍វិភាគវិសាលគមថាមពល។ សម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនដែលទទួលបានត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតប៊ូតុងពាក់កណ្តាលកោសិកានៃម៉ូដែល CR2032 ហើយសមាមាត្រម៉ាស់នៃស៊ីលីកុន-កាបូន៖ SP: CNT: CMC: SBR គឺ 92:2:2:1.5:2.5 ។ អេឡិចត្រូតប្រឆាំងគឺជាសន្លឹកលីចូមដែក អេឡិចត្រូលីតគឺជាអេឡិចត្រូលីតពាណិជ្ជកម្ម (ម៉ូដែល 1901 ផលិតនៅប្រទេសកូរ៉េ) ឌាហ្វ្រែម Celgard 2320 ត្រូវបានប្រើ ជួរបន្ទុកនិងវ៉ុលបញ្ចេញគឺ 0.005-1.5 V បន្ទុកនិងចរន្តបញ្ចេញគឺ 0.1 C ។ (1C = 1A) ហើយចរន្តកាត់ផ្តាច់គឺ 0.05 C។
ដើម្បីស៊ើបអង្កេតបន្ថែមលើដំណើរការនៃសមា្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូន ថ្មកំបោរតូច 408595 ត្រូវបានបង្កើតឡើង។ អេឡិចត្រូតវិជ្ជមានប្រើ NCM811 (ផលិតនៅខេត្តហ៊ូណាន កម្រិតថ្ម) ហើយអេឡិចត្រូតក្រាហ្វិចអវិជ្ជមានត្រូវបានលាបជាមួយសម្ភារៈស៊ីលីកុន-កាបូន 8% ។ រូបមន្តរលាយអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានគឺ 96% NCM811, 1.2% polyvinylidene fluoride (PVDF), 2% ភ្នាក់ងារ conductive SP, 0.8% CNT និង NMP ត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុបំបែក; រូបមន្តអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាននៃសារធាតុរអិលគឺ 96% សមាសធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន 1.3% CMC 1.5% SBR 1.2% CNT និងទឹកត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុបំបែក។ បន្ទាប់ពីកូរ, ស្រោប, រំកិល, កាត់, ឡាមីង, ការផ្សារផ្ទាំង, ការវេចខ្ចប់, ការដុតនំ, ការចាក់រាវ, ការបង្កើត និងការបែងចែកសមត្ថភាព, ថ្មកញ្ចប់តូចៗចំនួន 408595 ត្រូវបានរៀបចំឡើង។ ដំណើរការអត្រានៃ 0.2C, 0.5C, 1C, 2C និង 3C និងដំណើរការវដ្តនៃការសាកថ្ម 0.5C និងការបញ្ចេញ 1C ត្រូវបានសាកល្បង។ ជួរវ៉ុលសាកនិងបញ្ចេញគឺ 2.8-4.2 V ចរន្តថេរនិងវ៉ុលថេរហើយចរន្តកាត់គឺ 0.5C ។
2 លទ្ធផល និងការពិភាក្សា
ម្សៅស៊ីលីកុនដំបូងត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយការស្កេនមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុង (SEM) ។ ម្សៅស៊ីលីកុនមានរាងមិនទៀងទាត់ ដែលមានទំហំភាគល្អិតតិចជាង 2μm ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1(a)។ បន្ទាប់ពីការកិនគ្រាប់ ទំហំនៃម្សៅស៊ីលីកុនត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងមកត្រឹមប្រហែល 100 nm [រូបភាពទី 1(ខ)] ។ ការធ្វើតេស្តទំហំភាគល្អិតបានបង្ហាញថា D50 នៃម្សៅស៊ីលីកូនបន្ទាប់ពីការកិនបាល់គឺ 110 nm និង D90 គឺ 175 nm ។ ការពិនិត្យដោយប្រុងប្រយ័ត្នលើរូបសណ្ឋាននៃម្សៅស៊ីលីកុនបន្ទាប់ពីការកិនគ្រាប់បាល់បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធមិនស្អាត (ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធមិនច្បាស់នឹងត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់បន្ថែមពីផ្នែកកាត់ SEM នៅពេលក្រោយ)។ ដូច្នេះទិន្នន័យ D90 ដែលទទួលបានពីការធ្វើតេស្តទំហំភាគល្អិតគួរតែជាវិមាត្រប្រវែងនៃសន្លឹកណាណូ។ រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងលទ្ធផល SEM វាអាចត្រូវបានវិនិច្ឆ័យថាទំហំនៃ nanosheet ដែលទទួលបានគឺតូចជាងតម្លៃសំខាន់នៃ 150 nm នៃការបំបែកនៃម្សៅស៊ីលីកូនកំឡុងពេលបញ្ចូលថ្មនិងបញ្ចេញនៅក្នុងវិមាត្រយ៉ាងហោចណាស់មួយ។ ការកកើតនៃសរីរវិទ្យាមិនច្បាស់គឺបណ្តាលមកពីថាមពលបំបែកផ្សេងគ្នានៃប្លង់គ្រីស្តាល់នៃស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់ ដែលក្នុងនោះយន្តហោះ {111} នៃស៊ីលីកុនមានថាមពលបំបែកតិចជាង {100} និង {110} យន្តហោះគ្រីស្តាល់។ ដូច្នេះ យន្តហោះគ្រីស្តាល់នេះងាយស្តើងជាងមុនដោយការកិនបាល់ ហើយទីបំផុតបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធមិនស្អាត។ រចនាសម្ព័ន្ធមិនស្អាតគឺអំណោយផលដល់ការប្រមូលផ្តុំនៃរចនាសម្ព័ន្ធរលុង បម្រុងទុកកន្លែងសម្រាប់ការពង្រីកបរិមាណនៃស៊ីលីកុន និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវស្ថេរភាពនៃសម្ភារៈ។
សារធាតុរអិលដែលមានសារធាតុ nano-silicon, CNT និង graphite ត្រូវបានបាញ់ថ្នាំ ហើយម្សៅមុន និងក្រោយពេលបាញ់ត្រូវបានពិនិត្យដោយ SEM ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។ ម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតបន្ថែមមុនពេលបាញ់ថ្នាំគឺជារចនាសម្ព័ន្ធ flake ធម្មតាដែលមានទំហំពី 5 ទៅ 20 μm [រូបភាព 2(a)] ។ ការធ្វើតេស្តចែកចាយទំហំភាគល្អិតនៃក្រាហ្វិតបង្ហាញថា D50 គឺ 15μm។ ម្សៅដែលទទួលបានបន្ទាប់ពីការបាញ់ថ្នាំមានទម្រង់រាងស្វ៊ែរ [រូបភាពទី 2(ខ)] ហើយគេអាចមើលឃើញថាក្រាហ្វិចត្រូវបានស្រោបដោយស្រទាប់ថ្នាំកូតបន្ទាប់ពីបាញ់ថ្នាំ។ D50 នៃម្សៅបន្ទាប់ពីបាញ់គឺ 26.2 μm។ លក្ខណៈ morphological នៃភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំត្រូវបានអង្កេតដោយ SEM ដែលបង្ហាញពីលក្ខណៈនៃរចនាសម្ព័ន្ធ porous រលុងដែលប្រមូលផ្តុំដោយ nanomaterials [រូបភាព 2(c)] ។ រចនាសម្ព័ន្ធ porous ត្រូវបានផ្សំឡើងដោយសន្លឹកស៊ីលីកុន nanosheets និង CNTs ភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមក [រូបភាពទី 2(d)] ហើយផ្ទៃជាក់លាក់នៃការធ្វើតេស្ត (BET) គឺខ្ពស់រហូតដល់ 53.3 m2/g ។ ដូច្នេះបន្ទាប់ពីការបាញ់ថ្នាំ សន្លឹកស៊ីលីកុន និង CNTs ប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងដើម្បីបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធ porous ។
ស្រទាប់ porous ត្រូវបានព្យាបាលដោយថ្នាំកូតកាបូនរាវ ហើយបន្ទាប់ពីការបន្ថែមស្រទាប់មុននៃថ្នាំកូតកាបូន និងកាបូននីយកម្ម ការសង្កេត SEM ត្រូវបានអនុវត្ត។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3. បន្ទាប់ពីថ្នាំកូតមុនកាបូន ផ្ទៃនៃភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំនឹងរលោងដោយមានស្រទាប់ស្រោបជាក់ស្តែង ហើយការស្រោបទាំងស្រុងដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3(a) និង (b)។ បនា្ទាប់ពីកាបោននីយកម្ម ស្រទាប់ស្រោបលើផ្ទៃរក្សាបាននូវស្ថានភាពថ្នាំកូតល្អ [រូបភាពទី 3(គ)]។ លើសពីនេះ រូបភាព SEM កាត់ផ្នែកបង្ហាញពីភាគល្អិតណាណូដែលមានរាងជាបន្ទះ [រូបភាពទី 3(d)] ដែលត្រូវនឹងលក្ខណៈ morphological នៃ nanosheets បញ្ជាក់បន្ថែមអំពីការបង្កើតសន្លឹក nanosheets ស៊ីលីកូនបន្ទាប់ពីការកិនបាល់។ លើសពីនេះ រូបភាពទី 3(d) បង្ហាញថាមានសារធាតុបំពេញរវាង nanosheets មួយចំនួន។ នេះគឺដោយសារតែការប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តនៃថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវ។ សូលុយស្យុង asphalt នឹងជ្រាបចូលទៅក្នុងសម្ភារៈ ដូច្នេះផ្ទៃនៃសន្លឹកណាណូស៊ីលីកុនខាងក្នុងទទួលបានស្រទាប់ការពារស្រទាប់កាបូន។ ដូច្នេះដោយប្រើថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវ បន្ថែមពីលើការទទួលបានប្រសិទ្ធភាពនៃថ្នាំកូតភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំ ឥទ្ធិពលថ្នាំកូតកាបូនទ្វេនៃថ្នាំកូតភាគល្អិតបឋមក៏អាចទទួលបានផងដែរ។ ម្សៅកាបូនត្រូវបានធ្វើតេស្តដោយ BET ហើយលទ្ធផលតេស្តគឺ 22.3 m2/g ។
ម្សៅកាបូនត្រូវបានទទួលរងនូវការវិភាគវិសាលគមថាមពលផ្នែកឆ្លងកាត់ (EDS) ហើយលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4(a)។ ស្នូលទំហំមីក្រូគឺជាសមាសធាតុ C ដែលត្រូវគ្នានឹងម៉ាទ្រីសក្រាហ្វិច ហើយស្រទាប់ខាងក្រៅមានស៊ីលីកុន និងអុកស៊ីហ៊្សែន។ ដើម្បីស៊ើបអង្កេតបន្ថែមលើរចនាសម្ព័ន្ធនៃស៊ីលីកុន ការធ្វើតេស្ត X-ray diffraction (XRD) ត្រូវបានអនុវត្ត ហើយលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4(b)។ សម្ភារៈត្រូវបានផ្សំឡើងជាចម្បងនៃក្រាហ្វិច និងស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយ ដែលមិនមានលក្ខណៈស៊ីលីកុនអុកស៊ីតជាក់ស្តែង ដែលបង្ហាញថាសមាសធាតុអុកស៊ីហ្សែននៃការធ្វើតេស្តវិសាលគមថាមពលបានមកពីការកត់សុីធម្មជាតិនៃផ្ទៃស៊ីលីកុន។ សមាសធាតុស៊ីលីកុន - កាបូនត្រូវបានកត់ត្រាជា S1 ។
សម្ភារៈស៊ីលីកុន-កាបូនដែលបានរៀបចំ S1 ត្រូវបានទទួលរងនូវការផលិតកោសិកាពាក់កណ្តាលប្រភេទប៊ូតុង និងការធ្វើតេស្តបញ្ចេញបន្ទុក។ ខ្សែកោងនៃការឆក់ដំបូងត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 ។ សមត្ថភាពជាក់លាក់ដែលអាចបញ្ច្រាស់បានគឺ 1000.8 mAh/g ហើយប្រសិទ្ធភាពនៃវដ្តទីមួយគឺខ្ពស់រហូតដល់ 93.9% ដែលខ្ពស់ជាងប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃវត្ថុធាតុដើមភាគច្រើនដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនដោយមិនមានមុន។ lithiation បានរាយការណ៍នៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍។ ប្រសិទ្ធភាពដំបូងខ្ពស់បង្ហាញថាសម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន - កាបូនដែលបានរៀបចំមានស្ថេរភាពខ្ពស់។ ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់ផលប៉ះពាល់នៃរចនាសម្ព័ន្ធ porous បណ្តាញ conductive និងថ្នាំកូតកាបូននៅលើស្ថេរភាពនៃសមា្ភារៈស៊ីលីកុន - កាបូន សម្ភារៈស៊ីលីកុន - កាបូនពីរប្រភេទត្រូវបានរៀបចំដោយមិនបន្ថែម CNT និងដោយគ្មានថ្នាំកូតកាបូនបឋម។
សរីរវិទ្យានៃម្សៅកាបូននៃសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនដោយមិនបន្ថែម CNT ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6 ។ បន្ទាប់ពីថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវ និងកាបូននីយកម្ម ស្រទាប់ថ្នាំកូតអាចមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់នៅលើផ្ទៃនៃភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំនៅក្នុងរូបភាពទី 6(a) ។ SEM ផ្នែកឆ្លងកាត់នៃសម្ភារៈកាបូនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6(b) ។ ការដាក់ជង់នៃសន្លឹកណាណូស៊ីលីកុនមានលក្ខណៈ porous ហើយការធ្វើតេស្ត BET គឺ 16.6 m2/g ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ បើប្រៀបធៀបជាមួយករណីជាមួយ CNT [ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3(d) ការធ្វើតេស្ត BET នៃម្សៅកាបូនរបស់វាគឺ 22.3 m2/g] ដង់ស៊ីតេជង់ nano-silicon ខាងក្នុងគឺខ្ពស់ជាង ដែលបង្ហាញថាការបន្ថែម CNT អាចលើកកម្ពស់ ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ porous មួយ។ លើសពីនេះទៀតសម្ភារៈមិនមានបណ្តាញ conductive បីវិមាត្រដែលបង្កើតឡើងដោយ CNT ទេ។ សមាសធាតុស៊ីលីកុន - កាបូនត្រូវបានកត់ត្រាជា S2 ។
លក្ខណៈ morphological នៃសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនដែលបានរៀបចំដោយថ្នាំកូតកាបូនដំណាក់កាលរឹងត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7 ។ បន្ទាប់ពីកាបូននីយកម្ម មានស្រទាប់ស្រោបជាក់ស្តែងនៅលើផ្ទៃ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7(ក)។ រូបភាពទី 7(ខ) បង្ហាញថាមានបន្ទះណាណូដែលមានរាងជាបន្ទះនៅក្នុងផ្នែកឈើឆ្កាង ដែលត្រូវនឹងលក្ខណៈ morphological នៃ nanosheets ។ ការប្រមូលផ្តុំនៃសន្លឹកណាណូបង្កើតបានជារចនាសម្ព័ន្ធ porous ។ មិនមានសារធាតុបំពេញជាក់ស្តែងនៅលើផ្ទៃនៃសន្លឹក nanosheets ខាងក្នុងដែលបង្ហាញថាថ្នាំកូតកាបូនដំណាក់កាលរឹងបង្កើតបានតែស្រទាប់ថ្នាំកូតកាបូនដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ porous និងមិនមានស្រទាប់ថ្នាំកូតខាងក្នុងសម្រាប់ nanosheets ស៊ីលីកូន។ សម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូននេះត្រូវបានកត់ត្រាជា S3 ។
ការសាកថ្មពាក់កណ្តាលកោសិកា និងការធ្វើតេស្តបញ្ចេញថាមពលប្រភេទប៊ូតុងត្រូវបានធ្វើឡើងនៅលើ S2 និង S3 ។ សមត្ថភាពជាក់លាក់ និងប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃ S2 គឺ 1120.2 mAh/g និង 84.8% រៀងគ្នា ហើយសមត្ថភាពជាក់លាក់ និងប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃ S3 គឺ 882.5 mAh/g និង 82.9% រៀងគ្នា។ សមត្ថភាពជាក់លាក់ និងប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃគំរូ S3 ដែលស្រោបដោយដំណាក់កាលរឹងគឺទាបបំផុត ដែលបង្ហាញថាមានតែការស្រោបកាបូននៃរចនាសម្ព័ន្ធ porous ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានអនុវត្ត ហើយការស្រោបកាបូននៃសន្លឹក nanosheets ស៊ីលីកុនខាងក្នុងមិនត្រូវបានអនុវត្ត ដែលមិនអាចផ្តល់ឱ្យពេញលេញ។ ទៅនឹងសមត្ថភាពជាក់លាក់នៃសម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ហើយមិនអាចការពារផ្ទៃនៃសម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនបានទេ។ ប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃគំរូ S2 ដោយគ្មាន CNT ក៏ទាបជាងសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនដែលមាន CNT ដែលបង្ហាញថាផ្អែកលើស្រទាប់ថ្នាំកូតល្អ បណ្តាញចរន្ត និងកម្រិតខ្ពស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធ porous គឺអំណោយផលដល់ការកែលម្អ។ ប្រសិទ្ធភាពនៃបន្ទុក និងការបញ្ចេញនៃសារធាតុស៊ីលីកុន-កាបូន។
សម្ភារៈស៊ីលីកុន-កាបោន S1 ត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតកញ្ចប់ទន់តូចមួយ ដើម្បីពិនិត្យមើលដំណើរការអត្រា និងដំណើរការវដ្ត។ ខ្សែកោងអត្រាការហូរចេញត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 8(a)។ សមត្ថភាពបញ្ចេញនៃ 0.2C, 0.5C, 1C, 2C និង 3C គឺ 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 និង 1.021 Ah រៀងគ្នា។ អត្រាបញ្ចេញ 1C គឺខ្ពស់រហូតដល់ 98.3% ប៉ុន្តែអត្រាបញ្ចេញ 2C ធ្លាក់ចុះមកត្រឹម 73.3% ហើយអត្រាបញ្ចេញ 3C ធ្លាក់ចុះបន្ថែមទៀតដល់ 34.4%។ ដើម្បីចូលរួមក្រុមផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានស៊ីលីកុន សូមបន្ថែម WeChat: shimobang ។ បើនិយាយពីអត្រាសាក សមត្ថភាពសាក 0.2C, 0.5C, 1C, 2C និង 3C គឺ 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 និង 2.289 Ah រៀងគ្នា។ អត្រាសាក 1C គឺ 96.7% ហើយអត្រាសាក 2C នៅតែឡើងដល់ 84.3%។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសង្កេតមើលខ្សែកោងនៃការសាកថ្មក្នុងរូបភាពទី 8(b) វេទិកាសាកថ្ម 2C មានទំហំធំជាងវេទិកាសាក 1C គួរឱ្យកត់សម្គាល់ ហើយសមត្ថភាពសាកវ៉ុលថេររបស់វាមានចំនួនច្រើនបំផុត (55%) ដែលបង្ហាញថាប៉ូលនៃថ្មសាក 2C គឺ ធំណាស់រួចទៅហើយ។ សម្ភារៈស៊ីលីកុន-កាបូនមានដំណើរការល្អក្នុងការសាកថ្ម និងបញ្ចេញថាមពលនៅកម្រិត 1C ប៉ុន្តែលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃសម្ភារៈចាំបាច់ត្រូវកែលម្អបន្ថែមទៀត ដើម្បីសម្រេចបាននូវអត្រាដំណើរការខ្ពស់ជាងនេះ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 9 បន្ទាប់ពី 450 វដ្ត អត្រារក្សាសមត្ថភាពគឺ 78% ដែលបង្ហាញពីដំណើរការល្អនៃវដ្ត។
ស្ថានភាពផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតមុន និងក្រោយវដ្តត្រូវបានស៊ើបអង្កេតដោយ SEM ហើយលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 10 ។ មុនពេលវដ្ត ផ្ទៃនៃក្រាហ្វិច និងស៊ីលីកុន-កាបូនគឺច្បាស់ [រូបភាព 10(a)]; បន្ទាប់ពីវដ្ត ស្រទាប់ស្រោបមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងជាក់ស្តែងនៅលើផ្ទៃ [រូបភាពទី 10(ខ)] ដែលជាខ្សែភាពយន្ត SEI ក្រាស់។ ភាពរដុបនៃខ្សែភាពយន្ត SEI ការប្រើប្រាស់លីចូមសកម្មគឺខ្ពស់ ដែលមិនអំណោយផលដល់ដំណើរការវដ្ត។ ដូច្នេះ ការលើកកម្ពស់ការបង្កើតខ្សែភាពយន្ត SEI រលូន (ដូចជា ការសាងសង់ខ្សែភាពយន្ត SEI សិប្បនិម្មិត ការបន្ថែមសារធាតុបន្ថែមអេឡិចត្រូលីតសមរម្យ។ល។) អាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការវដ្ត។ ការសង្កេត SEM ផ្នែកឆ្លងកាត់នៃភាគល្អិតស៊ីលីកុន-កាបូន បន្ទាប់ពីវដ្ត [រូបភាពទី 10(គ)] បង្ហាញថា បន្ទះណាណូស៊ីលីកុនដែលមានរាងជាបន្ទះដើមបានក្លាយទៅជាស្តើងជាងមុន ហើយរចនាសម្ព័ន្ធ porous ត្រូវបានលុបចោលជាមូលដ្ឋាន។ នេះជាចម្បងដោយសារតែការពង្រីកបរិមាណជាបន្តបន្ទាប់ និងការកន្ត្រាក់នៃសម្ភារៈស៊ីលីកុន-កាបូនក្នុងអំឡុងពេលវដ្ត។ ដូច្នេះរចនាសម្ព័ន្ធ porous ត្រូវតែត្រូវបានពង្រឹងបន្ថែមទៀតដើម្បីផ្តល់នូវចន្លោះសតិបណ្ដោះអាសន្នគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការពង្រីកបរិមាណនៃសម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។
3 សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ដោយផ្អែកលើការពង្រីកបរិមាណ ចរន្តមិនល្អ និងស្ថេរភាពនៃចំណុចប្រទាក់មិនល្អនៃវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ក្រដាសនេះធ្វើឱ្យមានការកែលម្អគោលដៅ ចាប់ពីទម្រង់រូបវិទ្យានៃសន្លឹកណាណូស៊ីលីកុន សំណង់រចនាសម្ព័ន្ធ porous ការសាងសង់បណ្តាញចរន្ត និងថ្នាំកូតកាបូនពេញលេញនៃភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំទាំងមូល។ ដើម្បីបង្កើនស្ថេរភាពនៃសមា្ភារៈអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនទាំងមូល។ ការប្រមូលផ្តុំនៃសន្លឹកណាណូស៊ីលីកុនអាចបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធ porous ។ ការណែនាំនៃ CNT នឹងជំរុញការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ porous បន្ថែមទៀត។ សម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនដែលបានរៀបចំដោយថ្នាំកូតដំណាក់កាលរាវមានប្រសិទ្ធិភាពថ្នាំកូតកាបូនទ្វេដងជាងដែលត្រូវបានរៀបចំដោយថ្នាំកូតដំណាក់កាលរឹង ហើយបង្ហាញពីសមត្ថភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងប្រសិទ្ធភាពដំបូង។ លើសពីនេះទៀតប្រសិទ្ធភាពដំបូងនៃសមាសធាតុស៊ីលីកុន - កាបូនដែលមាន CNT គឺខ្ពស់ជាងដោយគ្មាន CNT ដែលជាចម្បងដោយសារតែកម្រិតខ្ពស់នៃសមត្ថភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធ porous ដើម្បីកាត់បន្ថយការពង្រីកបរិមាណនៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ ការណែនាំនៃ CNT នឹងសាងសង់បណ្តាញ conductive បីវិមាត្រ ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តនៃសមា្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន និងបង្ហាញពីដំណើរការល្អក្នុងអត្រា 1C ។ និងសម្ភារៈបង្ហាញពីដំណើរការល្អនៃវដ្ត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធ porous នៃសម្ភារៈត្រូវការការពង្រឹងបន្ថែមទៀតដើម្បីផ្តល់នូវចន្លោះសតិបណ្ដោះអាសន្នគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការពង្រីកបរិមាណនៃស៊ីលីកូន និងជំរុញការបង្កើតរលោង។និងខ្សែភាពយន្ត SEI ក្រាស់ ដើម្បីបង្កើនដំណើរការវដ្តនៃសម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុន-កាបូន។
យើងក៏ផ្គត់ផ្គង់ផលិតផលក្រាហ្វិច និងស៊ីលីកុនកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ផងដែរ ដែលត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងដំណើរការ wafer ដូចជាអុកស៊ីតកម្ម ការសាយភាយ និងការបន្ទោរបង់។
សូមស្វាគមន៍អតិថិជនទាំងអស់មកពីជុំវិញពិភពលោក មកកាន់ពួកយើងដើម្បីពិភាក្សាបន្ថែម!
https://www.vet-china.com/
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ១៣-វិច្ឆិកា-២០២៤