Лити-ион батерейнууд нь эрчим хүчний өндөр нягтралын чиглэлд голчлон хөгжиж байна. Өрөөний температурт цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалыг лититэй хайлснаар литигээр баялаг Li3.75Si фазын бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж, 3572 мАч/г хүртэлх хувийн багтаамжтай, графит сөрөг электродын онолын хувийн хүчин чадал 372-оос хамаагүй өндөр байна. мА/г. Гэсэн хэдий ч цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалыг дахин цэнэглэх, цэнэглэх явцад Si ба Li3.75Si-ийн фазын хувирал нь асар их хэмжээний тэлэлтийг (ойролцоогоор 300%) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь электродын материалын бүтцийн нунтаг болж, тасралтгүй үүсэхэд хүргэдэг. SEI кино, эцэст нь хүчин чадал нь хурдан буурахад хүргэдэг. Энэ салбар нь голчлон цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалын гүйцэтгэл, цахиурт суурилсан батерейны тогтвортой байдлыг нано хэмжээс, нүүрстөрөгчийн бүрээс, нүхжилт болон бусад технологиор сайжруулдаг.
Нүүрстөрөгчийн материал нь сайн дамжуулалттай, хямд өртөгтэй, өргөн эх үүсвэртэй байдаг. Эдгээр нь цахиурт суурилсан материалын цахилгаан дамжуулах чанар, гадаргуугийн тогтвортой байдлыг сайжруулж чадна. Эдгээрийг цахиурт суурилсан сөрөг электродын гүйцэтгэлийг сайжруулах нэмэлт болгон ашигладаг. Цахиур-нүүрстөрөгчийн материалууд нь цахиурт суурилсан сөрөг электродын хөгжлийн гол чиглэл юм. Нүүрстөрөгчийн бүрэх нь цахиурт суурилсан материалын гадаргуугийн тогтвортой байдлыг сайжруулж болох боловч цахиурын эзэлхүүний тэлэлтийг дарангуйлах чадвар нь ерөнхий бөгөөд цахиурын эзэлхүүнийг тэлэх асуудлыг шийдэж чадахгүй. Тиймээс цахиурт суурилсан материалын тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд сүвэрхэг бүтэцтэй байх шаардлагатай. Бөмбөг тээрэмдэх нь наноматериал бэлтгэх үйлдвэржсэн арга юм. Нийлмэл материалын дизайны шаардлагын дагуу бөмбөлөгт тээрэмдэх замаар олж авсан зутан дээр янз бүрийн нэмэлтүүд эсвэл материалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж болно. Янз бүрийн зутангаар жигд тарааж, шүршиж хатаана. Агшин зуур хатаах явцад зутан дахь нано хэсгүүд болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь аяндаа сүвэрхэг бүтцийн шинж чанарыг бий болгоно. Энэхүү бүтээл нь сүвэрхэг цахиурт суурилсан материалыг бэлтгэхийн тулд үйлдвэржсэн, байгаль орчинд ээлтэй бөмбөлөг тээрэмдэх, шүрших хатаах технологийг ашигладаг.
Цахиурын наноматериалуудын морфологи, тархалтын шинж чанарыг зохицуулах замаар цахиурт суурилсан материалын гүйцэтгэлийг сайжруулж болно. Одоогийн байдлаар цахиурт суурилсан янз бүрийн морфологи, тархалтын шинж чанартай материалууд, тухайлбал цахиурын нано, сүвэрхэг бал чулуугаар шингээгдсэн нано цахиур, нүүрстөрөгчийн бөмбөрцөгт тархсан наноцахиур, цахиур/графины массив сүвэрхэг бүтэц гэх мэт материалуудыг бэлтгэсэн байна. Нано бөөмстэй харьцуулахад ижил масштабаар. , нано хуудас нь эзэлхүүний тэлэлтээс үүдэлтэй бутлах асуудлыг илүү сайн дарж чадах ба материал нь илүү өндөр нягтралын нягтрал. Нано хуудасны эмх замбараагүй овоолго нь мөн сүвэрхэг бүтэц үүсгэж болно. Цахиурын сөрөг электродын солилцооны бүлэгт нэгдэх. Цахиурын материалын эзэлхүүнийг тэлэх буфер зайг хангах. Нүүрстөрөгчийн нано гуурс (CNTs) -ийг нэвтрүүлэх нь материалын дамжуулалтыг сайжруулаад зогсохгүй нэг хэмжээст морфологийн шинж чанараас шалтгаалан материалын сүвэрхэг бүтэц үүсэхийг дэмждэг. Цахиурын нано хуудас болон CNT-ээр бүтээгдсэн сүвэрхэг байгууламжийн тухай мэдээлэл байхгүй байна. Энэхүү баримт бичиг нь үйлдвэрлэлийн зориулалттай бөмбөлөгт тээрэмдэх, нунтаглах, тараах, шүрших, хатаах, нүүрстөрөгчийг урьдчилан бүрэх, шохойжуулах аргуудыг нэвтрүүлж, цахиурын нано хуудас болон өөрөө угсрах замаар үүссэн сүвэрхэг цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалыг бэлтгэхэд бэлтгэх процесст сүвэрхэг дэмжигчийг нэвтрүүлсэн. CNTs. Бэлтгэх үйл явц нь энгийн, байгаль орчинд ээлтэй, хог хаягдал шингэн, хог хаягдлын үлдэгдэл үүсгэдэггүй. Цахиурт суурилсан материалыг нүүрстөрөгчөөр бүрэх талаар олон тооны уран зохиолын тайлан байдаг боловч бүрхүүлийн үр нөлөөний талаар гүнзгий хэлэлцүүлэг цөөн байдаг. Энэхүү баримт бичигт асфальтыг нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болгон ашиглаж, шингэн фазын бүрэх ба хатуу фазын бүрэх гэсэн хоёр төрлийн нүүрстөрөгчийн бүрээсийн бүрэх нөлөө болон цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалын гүйцэтгэлд үзүүлэх нөлөөг судлах болно.
1 Туршилт
1.1 Материал бэлтгэх
Сүвэрхэг цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг бэлтгэх нь үндсэндээ бөмбөлөгт тээрэмдэх, нунтаглах, тараах, шүрших, хатаах, нүүрстөрөгчийг урьдчилан бүрэх, нүүрсжүүлэх гэсэн таван үе шатыг агуулдаг. Эхлээд 500 гр анхны цахиурын нунтаг (дотоодын, 99.99% цэвэршилт) жигнэж, 2000 г изопропанол нэмж, нойтон бөмбөлөгт тээрэмдэх ажлыг 2000 р/мин хурдтайгаар 24 цагийн турш хийж нано хэмжээний цахиурын зутан гаргана. Олж авсан цахиурын зутанг дисперс дамжуулах сав руу шилжүүлж, материалыг цахиурын массын харьцаагаар нэмнэ: бал чулуу (Шанхайд үйлдвэрлэсэн, батерейны ангилал): нүүрстөрөгчийн нано хоолой (Тяньжинд үйлдвэрлэсэн, зайны ангилал): поливинил пирролидон (үйлдвэрлэсэн). Тяньжинд аналитик зэрэг) = 40:60:1.5:2. Изопропанол нь хатуу агууламжийг тохируулахад хэрэглэгддэг бөгөөд хатуу агууламж нь 15% байхаар хийгдсэн байдаг. Нунтаглах, тараах ажлыг 3500 r/min-ийн тархалтын хурдаар 4 цагийн турш гүйцэтгэнэ. CNT нэмэлгүйгээр өөр нэг бүлгийн зутанг харьцуулж үзэхэд бусад материалууд нь ижил байна. Дараа нь олж авсан тархсан зутанг шүршигч хатаах тэжээлийн сав руу шилжүүлж, шүршигч хатаах ажлыг азотын хамгаалалттай агаар мандалд хийж, оролт, гаралтын температур нь 180 ба 90 ° C байна. Дараа нь хатуу фазын бүрхүүл ба шингэн фазын бүрээс гэсэн хоёр төрлийн нүүрстөрөгчийн бүрээсийг харьцуулсан. Хатуу фазын бүрэх арга нь: шүршиж хатаасан нунтагыг 20%-ийн асфальт нунтагтай (Солонгост үйлдвэрлэсэн, D50 нь 5 мкм) хольж, механик холигчоор 10 минутын турш хольж, холих хурд нь 2000 р/мин байна. урьдчилан бүрсэн нунтаг. Шингэн фазын бүрэх арга нь: шүршиж хатаасан нунтагыг ксилолын уусмалд (Тяньжин хотод үйлдвэрлэсэн, аналитик зэрэглэлийн) нунтагт ууссан 20% асфальт нэмж, 55% -ийн хатуу агууламжтай, вакуумаар жигд хутгана. Вакуум зууханд 85 градусын температурт 4 цаг жигнэж, механик холигчинд хийж, холих хурд нь 2000 р/мин, холих хугацаа нь 10 минут байна. Эцэст нь урьдчилан бүрсэн нунтагыг эргэдэг зууханд азотын агаар мандалд 5 ° C / мин халаах хурдаар кальцилсан. Эхлээд 550°С-ийн тогтмол температурт 2 цаг байлгасны дараа 800°С хүртэл халааж, тогтмол температурт 2 цаг байлгасны дараа байгалийн жамаар 100°С-аас доош хөргөж, цахиур-нүүрстөрөгчийг гаргаж авсан. нийлмэл материал.
1.2 Шинж чанарыг тодорхойлох аргууд
Материалын ширхэгийн хэмжээтэй тархалтыг бөөмийн хэмжээ шалгагч (Их Британид үйлдвэрлэсэн Mastersizer 2000 хувилбар) ашиглан шинжилсэн. Үе шат бүрт гаргаж авсан нунтагуудыг электрон микроскопоор (Regulus8220, Японд үйлдвэрлэсэн) туршсан бөгөөд нунтагуудын морфологи, хэмжээг шалгасан. Материалын фазын бүтцийг рентген туяаны нунтаг дифракцийн анализатор (D8 ADVANCE, Германд үйлдвэрлэсэн) ашиглан шинжилж, материалын элементийн найрлагыг энергийн спектр анализатор ашиглан шинжлэв. Олж авсан цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг CR2032 загварын товчлуурын хагас эсийг хийхэд ашигласан бөгөөд цахиур-нүүрстөрөгчийн массын харьцаа: SP: CNT: CMC: SBR 92: 2: 2: 1.5: 2.5 байна. Эсрэг электрод нь металл литийн хуудас, электролит нь арилжааны электролит (1901 загвар, Солонгост үйлдвэрлэсэн), Celgard 2320 диафрагмыг ашигладаг, цэнэглэх ба гүйдлийн хүчдэлийн хүрээ 0.005-1.5 В, цэнэглэх гүйдэл 0.1 С. (1С = 1А), гадагшлуулах таслах гүйдэл нь 0.05 С байна.
Цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын гүйцэтгэлийг цаашид судлахын тулд 408595 дугаартай ламинатан жижиг зөөлөн савлагаатай зайг хийсэн. Эерэг электрод нь NCM811 (Хунан улсад үйлдвэрлэсэн, батерейны зэрэглэл) ашигладаг ба сөрөг электродын бал чулууг 8% цахиур-нүүрстөрөгчийн материалаар баяжуулсан. Эерэг электродын зутан томъёо нь 96% NCM811, 1.2% поливинилиден фторид (PVDF), 2% дамжуулагч бодис SP, 0.8% CNT, мөн NMP-ийг тараагч болгон ашигладаг; сөрөг электродын зутан томьёо нь 96% нийлмэл сөрөг электродын материал, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, мөн усыг тараагч болгон ашигладаг. Хутгаж, бүрэх, өнхрөх, зүсэх, цоолборлох, гагнуур хийх, савлах, жигнэх, шингэн шахах, формацлах, багтаамжийн хуваалт хийсний дараа 3 Ah нэрлэсэн хүчин чадалтай 408595 ширхэг ламинатан жижиг зөөлөн савлагаатай батерейг бэлтгэсэн. 0.2С, 0.5С, 1С, 2С, 3С-ийн хурдны гүйцэтгэл, 0.5С-ийн цэнэг ба 1С-ийн цэнэгийн мөчлөгийн гүйцэтгэлийг туршсан. Цэнэглэх ба гүйдлийн хүчдэлийн хязгаар нь 2.8-4.2 В, тогтмол гүйдэл ба тогтмол хүчдэлийн цэнэглэлт, таслах гүйдэл нь 0.5С байв.
2 Үр дүн ба хэлэлцүүлэг
Цахиурын анхны нунтагыг электрон микроскопоор (SEM) ажиглав. Цахиурын нунтаг нь Зураг 1(a)-д үзүүлсэн шиг 2μм-ээс бага хэмжээтэй жигд бус мөхлөгтэй байв. Бөмбөг тээрэмсний дараа цахиурын нунтаг хэмжээ 100 нм хүртэл мэдэгдэхүйц багассан [Зураг 1(b)]. Бөөмбөлөг хэмжээний туршилтаар бөмбөлөгт тээрэмдсэний дараах цахиурын нунтаг D50 нь 110 нм, D90 нь 175 нм болохыг харуулсан. Бөмбөлөгийг тээрэмдсэний дараа цахиурын нунтагны морфологийг сайтар судалж үзэхэд сэвсгэр бүтэц ажиглагдаж байна (хэвэрхэг бүтэц үүссэнийг дараа нь хөндлөн огтлолын SEM-ээс баталгаажуулах болно). Иймээс бөөмийн хэмжээний туршилтаас олж авсан D90 өгөгдөл нь нано хуудасны уртын хэмжээ байх ёстой. SEM-ийн үр дүнтэй хослуулан олж авсан нано хуудасны хэмжээ нь ядаж нэг хэмжээсээр цэнэглэх, цэнэглэх үед цахиурын нунтаг хагардаг 150 нм-ийн чухал утгаас бага байна гэж дүгнэж болно. Хагархай морфологи үүсэх нь голчлон талст цахиурын талст хавтгайн диссоциацын энерги өөр өөр байдагтай холбоотой бөгөөд үүний дотор цахиурын хавтгай нь талст хавтгайнуудаас бага диссоциацын энергитэй байдаг. Тиймээс энэ болор хавтгай нь бөмбөлөгт тээрэмдэх замаар илүү амархан нимгэрч, эцэст нь хальслаг бүтэц үүсгэдэг. Хагархай бүтэц нь сул бүтцийг хуримтлуулахад тустай, цахиурын эзэлхүүнийг тэлэх зайг нөөцөлж, материалын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Нано-цахиур, CNT, бал чулуу агуулсан зутанг шүршиж, цацахаас өмнөх болон дараах нунтагыг SEM-ээр шалгасан. Үр дүнг Зураг 2-т үзүүлэв. Шүршихийн өмнө нэмсэн бал чулуун матриц нь 5-аас 20 мкм хэмжээтэй ердийн ширхэгтэй бүтэц юм [Зураг 2(а)]. Бал чулууны ширхэгийн хэмжээг хуваарилах туршилтаас харахад D50 нь 15μm байна. Шүршсэний дараа гаргаж авсан нунтаг нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байна [Зураг 2(б)] бөгөөд графит нь шүршиж дууссаны дараа бүрэх давхаргаар бүрсэн байгааг харж болно. Шүршсэний дараах нунтаг D50 нь 26.2 μм байна. Хоёрдогч хэсгүүдийн морфологийн шинж чанарыг SEM-ээр ажиглаж, наноматериалаар хуримтлагдсан сул сүвэрхэг бүтцийн шинж чанарыг харуулсан [Зураг 2(в)]. Сүвэрхэг бүтэц нь цахиурын нано хуудас болон өөр хоорондоо холбогдсон CNT-ээс бүрдэх [Зураг 2(d)] бөгөөд туршилтын тодорхой гадаргуугийн талбай (BET) нь 53.3 м2/г хүртэл өндөр байна. Тиймээс цацсаны дараа цахиурын нано хуудас болон CNT нь өөрөө угсарч сүвэрхэг бүтэц үүсгэдэг.
Сүвэрхэг давхаргыг шингэн нүүрстөрөгчийн бүрээсээр боловсруулж, нүүрстөрөгчийн бүрээсийн урьдал давирхайг нэмж, нүүрстөрөгчжүүлсний дараа SEM ажиглалт хийсэн. Үр дүнг Зураг 3-т үзүүлэв. Нүүрстөрөгчийг урьдчилан бүрсэний дараа хоёрдогч хэсгүүдийн гадаргуу нь гөлгөр болж, илт бүрэх давхаргатай болж, бүрэх нь 3(a) ба (b) зурагт үзүүлсний дагуу дууссан байна. Нүүрстөрөгчжүүлэлтийн дараа гадаргуугийн бүрэх давхарга нь сайн бүрэх төлөвийг хадгалдаг [Зураг 3(c)]. Түүнчлэн хөндлөн огтлолын SEM зурагт тууз хэлбэрийн нано бөөмсийг [Зураг 3(г)] харуулсан бөгөөд тэдгээр нь нано хуудасны морфологийн шинж чанарт нийцэж байгаа нь бөмбөлөгт тээрэмдсэний дараа цахиурын нано хуудас үүсэхийг баталгаажуулдаг. Үүнээс гадна Зураг 3(d)-д зарим нано хуудасны хооронд дүүргэгч байгааг харуулж байна. Энэ нь гол төлөв шингэн фазын бүрэх аргыг хэрэглэсэнтэй холбоотой юм. Асфальт уусмал нь материал руу нэвтэрч, дотоод цахиурын нано хуудасны гадаргуу нь нүүрстөрөгчийн бүрээстэй хамгаалалтын давхаргыг олж авна. Тиймээс шингэн фазын бүрээсийг ашигласнаар хоёрдогч бөөмийн бүрэх нөлөөг авахаас гадна анхдагч бөөмийн бүрэх давхар нүүрстөрөгчийн бүрэх нөлөөг олж авах боломжтой. Нүүрсжүүлсэн нунтагыг BET-ээр туршсан бөгөөд шинжилгээний хариу 22.3 м2/г гарсан.
Нүүрстөрөгчжүүлсэн нунтагыг хөндлөн огтлолын энергийн спектрийн шинжилгээнд (EDS) оруулсан бөгөөд үр дүнг Зураг 4(a)-д үзүүлэв. Микрон хэмжээтэй цөм нь бал чулууны матрицад тохирох C бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд гадна бүрхүүл нь цахиур, хүчилтөрөгч агуулдаг. Цахиурын бүтцийг цаашид судлахын тулд рентген туяаны дифракцийн (XRD) туршилтыг хийсэн бөгөөд үр дүнг Зураг 4(b)-д үзүүлэв. Энэ материал нь гол төлөв бал чулуу болон нэг талст цахиураас бүрдэх бөгөөд цахиурын ислийн тодорхой шинж чанаргүй бөгөөд энергийн спектрийн туршилтын хүчилтөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь цахиурын гадаргуугийн байгалийн исэлдэлтээс үүсдэг болохыг харуулж байна. Цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг S1 гэж тэмдэглэсэн.
Бэлтгэсэн цахиур-нүүрстөрөгчийн материал S1 нь товчлуур хэлбэрийн хагас эсийн үйлдвэрлэл, цэнэгийн цэнэгийн туршилтанд хамрагдсан. Эхний цэнэгийн уналтын муруйг Зураг 5-д үзүүлэв. Урвуу хүчин чадал нь 1000.8 мАч/г, эхний мөчлөгийн үр ашиг нь 93.9% хүртэл өндөр байгаа нь цахиурт суурилсан ихэнх материалын эхний үр ашгаас өндөр байна. литиацын тухай уран зохиолд мэдээлсэн. Эхний өндөр үр ашиг нь бэлтгэсэн цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материал нь өндөр тогтвортой байдлыг харуулж байна. Цахиур-нүүрстөрөгчийн материалын тогтвортой байдалд сүвэрхэг бүтэц, дамжуулагч сүлжээ, нүүрстөрөгчийн бүрээсийн нөлөөллийг шалгах зорилгоор CNT нэмэлгүйгээр, анхдагч нүүрстөрөгчийн бүрээсгүй хоёр төрлийн цахиур-нүүрстөрөгчийн материалыг бэлтгэсэн.
Цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын CNT нэмэлгүйгээр нүүрсжүүлсэн нунтаг хэлбэрийн морфологийг Зураг 6-д үзүүлэв. Шингэн фазын бүрээс болон нүүрсжилтийн дараа 6-р зурагт (а) хоёрдогч хэсгүүдийн гадаргуу дээр бүрэх давхарга тод харагдаж байна. Нүүрсжүүлсэн материалын хөндлөн огтлолын SEM-ийг Зураг 6(b)-д үзүүлэв. Цахиурын нано хуудсыг овоолох нь сүвэрхэг шинж чанартай бөгөөд BET тест нь 16.6 м2/г байна. Гэсэн хэдий ч CNT-тэй харьцуулахад [Зураг 3(d)-д үзүүлсэн шиг карбонжуулсан нунтаг BET туршилт нь 22.3 м2/г байна], дотоод нано-цахиурын овоолгын нягтрал нь илүү өндөр байгаа нь CNT нэмэх нь өсөлтийг дэмжиж байгааг харуулж байна. сүвэрхэг бүтэц үүсэх. Үүнээс гадна, материал нь CNT-ээр хийсэн гурван хэмжээст дамжуулагч сүлжээгүй. Цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг S2 гэж тэмдэглэсэн.
Хатуу фазын нүүрстөрөгчийн бүрээсээр бэлтгэсэн цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын морфологийн шинж чанарыг Зураг 7-д үзүүлэв.Нүүрсжүүлсний дараа гадаргуу дээр илэрхий бүрэх давхарга үүсдэгийг Зураг 7(а)-д үзүүлэв. Зураг 7(б)-д нано хуудасны морфологийн шинж чанарт тохирсон хөндлөн огтлолд тууз хэлбэрийн нано бөөмс байгааг харуулж байна. Нано хуудасны хуримтлал нь сүвэрхэг бүтэц үүсгэдэг. Хатуу фазын нүүрстөрөгчийн бүрхүүл нь зөвхөн сүвэрхэг бүтэцтэй нүүрстөрөгчийн бүрэх давхарга үүсгэдэг бөгөөд цахиурын нано хуудасны гадаргуу дээр ямар ч тодорхой дүүргэгч байхгүй байна. Энэхүү цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалыг S3 гэж тэмдэглэсэн.
Товч хэлбэрийн хагас эсийн цэнэг ба цэнэгийн туршилтыг S2 ба S3 дээр хийсэн. S2-ийн хувийн хүчин чадал ба эхний үр ашиг тус тус 1120.2 мАч/г ба 84.8%, S3-ийн хувийн хүчин чадал ба эхний үр ашиг тус тус 882.5 мАч/г ба 82.9% байв. Хатуу фазын бүрсэн S3 дээжийн хувийн хүчин чадал, эхний үр ашиг нь хамгийн бага байсан нь зөвхөн сүвэрхэг бүтцийн нүүрстөрөгчийн бүрээсийг гүйцэтгэсэн бөгөөд дотоод цахиурын нано хуудасны нүүрстөрөгчийн бүрээсийг гүйцэтгээгүй нь бүрэн гүйцэтгэлийг өгч чадахгүй байгааг харуулж байна. цахиурт суурилсан материалын тодорхой хүчин чадалтай байх ба цахиурт суурилсан материалын гадаргууг хамгаалж чадахгүй. CNT агуулаагүй S2 дээжийн эхний үр ашиг нь CNT агуулсан цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалынхаас бага байсан нь сайн бүрэх давхаргад тулгуурлан дамжуулагч сүлжээ, сүвэрхэг бүтэц өндөр байх нь сайжруулалтыг сайжруулахад тустайг харуулж байна. цахиур-нүүрстөрөгчийн материалын цэнэг ба цэнэгийн үр ашгийн .
S1 цахиур-нүүрстөрөгчийн материалыг хурдны гүйцэтгэл болон мөчлөгийн гүйцэтгэлийг шалгахын тулд жижиг зөөлөн савлагаатай бүрэн батерей хийхэд ашигласан. Цэнэглэх хурдны муруйг Зураг 8(а)-д үзүүлэв. 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ба 3C-ийн ялгаруулах хүчин чадал нь тус тус 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 ба 1.021 Ah байна. 1С-ийн цэнэгийн хэмжээ 98.3% хүртэл өндөр боловч 2С-ийн цэнэгийн хэмжээ 73.3% хүртэл буурч, 3С-ийн цэнэгийн хэмжээ 34.4% хүртэл буурч байна. Цахиурын сөрөг электродын солилцооны бүлэгт нэгдэхийн тулд WeChat: shimobang-г нэмнэ үү. Цэнэглэх хурдны хувьд 0.2C, 0.5C, 1C, 2C, 3C цэнэглэх хүчин чадал нь тус тус 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 ба 2.289 Ah байна. 1С цэнэглэх хурд 96.7%, 2С цэнэглэх хурд 84.3% хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч, Зураг 8(b)-ийн цэнэглэх муруйг ажиглавал 2С цэнэглэх платформ нь 1С цэнэглэх платформоос хамаагүй том бөгөөд түүний тогтмол хүчдэлийн цэнэглэх хүчин чадал ихэнхийг (55%) эзэлдэг нь 2С цэнэглэдэг батерейны туйлшралыг харуулж байна. аль хэдийн маш том. Цахиур-нүүрстөрөгчийн материал нь 1С-т цэнэглэх, цэнэглэх чадвар сайтай боловч илүү өндөр хурдтай ажиллахын тулд материалын бүтцийн шинж чанарыг цаашид сайжруулах шаардлагатай. Зураг 9-д үзүүлснээр 450 мөчлөгийн дараа багтаамжийг хадгалах түвшин 78% байгаа нь мөчлөгийн сайн гүйцэтгэлийг харуулж байна.
Циклийн өмнөх ба дараах электродын гадаргуугийн төлөв байдлыг SEM-ээр судалсан бөгөөд үр дүнг Зураг 10-д үзүүлэв. Циклийн өмнө бал чулуу болон цахиур-нүүрстөрөгчийн материалын гадаргуу тодорхой байна [Зураг 10(а)]; мөчлөгийн дараа гадаргуу дээр бүрэх давхарга үүсэх нь тодорхой байна [Зураг 10(б)] нь зузаан SEI хальс юм. SEI хальсны барзгар байдалИдэвхтэй литийн хэрэглээ өндөр байгаа нь мөчлөгийн гүйцэтгэлд тохиромжгүй. Тиймээс гөлгөр SEI хальс үүсэхийг дэмжих (хиймэл SEI хальс бүтээх, тохиромжтой электролитийн нэмэлтийг нэмэх гэх мэт) нь мөчлөгийн гүйцэтгэлийг сайжруулж чадна. Циклийн дараа цахиур-нүүрстөрөгчийн хэсгүүдийн хөндлөн огтлолын SEM ажиглалт [Зураг 10(в)] нь анхны тууз хэлбэртэй цахиурын нано хэсгүүд бүдүүн болж, сүвэрхэг бүтэц үндсэндээ арилсан болохыг харуулж байна. Энэ нь голчлон циклийн явцад цахиур-нүүрстөрөгчийн материалын эзэлхүүний тасралтгүй тэлэлт, агшилттай холбоотой юм. Тиймээс цахиурт суурилсан материалын эзэлхүүнийг тэлэх хангалттай буфер зайг хангахын тулд сүвэрхэг бүтцийг цаашид сайжруулах шаардлагатай.
3 Дүгнэлт
Цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалын эзэлхүүний тэлэлт, цахилгаан дамжуулах чанар муу, интерфейсийн тогтворгүй байдал зэрэгт үндэслэн цахиурын нано хуудасны морфологийн хэлбэр, сүвэрхэг бүтэц, дамжуулагч сүлжээний бүтэц, бүхэл бүтэн хоёрдогч хэсгүүдийн нүүрстөрөгчийн бүрээс зэрэг зорилтот сайжруулалтыг хийсэн. , цахиурт суурилсан сөрөг электродын материалын тогтвортой байдлыг бүхэлд нь сайжруулах. Цахиурын нано хуудасны хуримтлал нь сүвэрхэг бүтэц үүсгэдэг. CNT-ийг нэвтрүүлэх нь сүвэрхэг бүтэц үүсэхийг цаашид дэмжих болно. Шингэн фазын бүрээсээр бэлтгэсэн цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материал нь хатуу фазын бүрээстэй харьцуулахад давхар нүүрстөрөгчийн бүрэх нөлөөтэй бөгөөд илүү өндөр хувийн хүчин чадал, анхны үр ашгийг харуулдаг. Нэмж дурдахад, CNT агуулсан цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын эхний үр ашиг нь CNT агуулаагүйгээс илүү өндөр байдаг нь цахиурт суурилсан материалын эзэлхүүний тэлэлтийг хөнгөвчлөх сүвэрхэг бүтцийн өндөр зэрэгтэй холбоотой юм. CNT-ийг нэвтрүүлснээр гурван хэмжээст дамжуулагч сүлжээг байгуулж, цахиурт суурилсан материалын дамжуулалтыг сайжруулж, 1С-т сайн хурдтай гүйцэтгэлийг харуулах болно; мөн материал нь мөчлөгийн сайн гүйцэтгэлийг харуулдаг. Гэсэн хэдий ч цахиурын эзэлхүүнийг тэлэх хангалттай буфер зайг хангахын тулд материалын сүвэрхэг бүтцийг цаашид бэхжүүлэх шаардлагатай бөгөөд гөлгөр гөлгөр үүсэхийг дэмжих шаардлагатай.Цахиур-нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын мөчлөгийн гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд нягт SEI хальс.
Бид мөн өндөр цэвэршилттэй бал чулуу, цахиурын карбидын бүтээгдэхүүнийг нийлүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь исэлдүүлэх, тархах, задлах зэрэг өрөм боловсруулахад өргөн хэрэглэгддэг.
Дэлхийн өнцөг булан бүрээс ирсэн үйлчлүүлэгчдийг бидэнтэй уулзаж ярилцахыг урьж байна!
https://www.vet-china.com/
Шуудангийн цаг: 2024 оны 11-р сарын 13