Il-batteriji tal-jone tal-litju qed jiżviluppaw prinċipalment fid-direzzjoni ta' densità għolja ta' enerġija. F'temperatura tal-kamra, materjali tal-elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon jingħaqdu mal-litju biex jipproduċu prodott rikk fil-litju fil-fażi Li3.75Si, b'kapaċità speċifika sa 3572 mAh/g, li hija ħafna ogħla mill-kapaċità speċifika teoretika tal-elettrodu negattiv tal-grafita 372 mAh/g. Madankollu, matul il-proċess ripetut ta' ċċarġjar u skarikar ta' materjali tal-elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon, it-trasformazzjoni tal-fażi ta' Si u Li3.75Si tista' tipproduċi espansjoni enormi tal-volum (madwar 300%), li twassal għal trab strutturali tal-materjali tal-elettrodi u formazzjoni kontinwa ta' film SEI, u fl-aħħar tikkawża li l-kapaċità tonqos malajr. L-industrija ttejjeb prinċipalment il-prestazzjoni tal-materjali tal-elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon u l-istabbiltà tal-batteriji bbażati fuq is-silikon permezz ta' nano-sizing, kisi tal-karbonju, formazzjoni ta' pori u teknoloġiji oħra.
Materjali tal-karbonju għandhom konduttività tajba, spiża baxxa, u sorsi wiesgħa. Jistgħu jtejbu l-konduttività u l-istabbiltà tal-wiċċ ta' materjali bbażati fuq is-silikon. Huma preferibbilment użati bħala addittivi għat-titjib tal-prestazzjoni għal elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon. Materjali silikon-karbonju huma d-direzzjoni ewlenija tal-iżvilupp ta' elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon. Il-kisi tal-karbonju jista' jtejjeb l-istabbiltà tal-wiċċ ta' materjali bbażati fuq is-silikon, iżda l-abbiltà tiegħu li jinibixxi l-espansjoni tal-volum tas-silikon hija ġenerali u ma tistax issolvi l-problema tal-espansjoni tal-volum tas-silikon. Għalhekk, sabiex tittejjeb l-istabbiltà ta' materjali bbażati fuq is-silikon, jeħtieġ li jinbnew strutturi porużi. It-tħin bil-ballun huwa metodu industrijalizzat għat-tħejjija ta' nanomaterjali. Addittivi jew komponenti tal-materjal differenti jistgħu jiżdiedu mad-demel likwidu miksub permezz tat-tħin bil-ballun skont ir-rekwiżiti tad-disinn tal-materjal kompost. Id-demel likwidu huwa mxerred b'mod uniformi permezz ta' diversi demel likwidu u mnixxef bl-isprej. Matul il-proċess ta' tnixxif istantanju, in-nanopartiċelli u komponenti oħra fid-demel likwidu jiffurmaw spontanjament karatteristiċi strutturali porużi. Dan id-dokument juża teknoloġija industrijalizzata u favur l-ambjent għat-tħin bil-ballun u t-tnixxif bl-isprej biex jipprepara materjali porużi bbażati fuq is-silikon.
Il-prestazzjoni ta' materjali bbażati fuq is-silikon tista' tittejjeb ukoll billi jiġu rregolati l-morfoloġija u l-karatteristiċi tad-distribuzzjoni tan-nanomaterjali tas-silikon. Fil-preżent, ġew ippreparati materjali bbażati fuq is-silikon b'diversi morfoloġiji u karatteristiċi ta' distribuzzjoni, bħal nanorods tas-silikon, nanosilikon inkorporat bil-grafita poruża, nanosilikon imqassam fi sferi tal-karbonju, strutturi porużi ta' matriċi tas-silikon/grafene, eċċ. Fl-istess skala, meta mqabbla man-nanopartiċelli, in-nanofolji jistgħu jrażżnu aħjar il-problema tat-tgħaffiġ ikkawżata mill-espansjoni tal-volum, u l-materjal għandu densità ta' kompattazzjoni ogħla. L-istivar diżordinat tan-nanofolji jista' wkoll jifforma struttura poruża. Biex jingħaqad mal-grupp ta' skambju ta' elettrodi negattivi tas-silikon. Ipprovdi spazju ta' lqugħ għall-espansjoni tal-volum tal-materjali tas-silikon. L-introduzzjoni ta' nanotubi tal-karbonju (CNTs) tista' mhux biss ittejjeb il-konduttività tal-materjal, iżda wkoll tippromwovi l-formazzjoni ta' strutturi porużi tal-materjal minħabba l-karatteristiċi morfoloġiċi unidimensjonali tiegħu. M'hemm l-ebda rapport dwar strutturi porużi mibnija minn nanofolji tas-silikon u CNTs. Dan id-dokument jadotta l-metodi ta' tħin bil-ballun, tħin u dispersjoni, tnixxif bl-isprej, pre-kisi tal-karbonju u kalċinazzjoni applikabbli industrijalment, u jintroduċi promoturi porużi fil-proċess ta' preparazzjoni biex jipprepara materjali ta' elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon porużi ffurmati permezz ta' awto-assemblaġġ ta' nanosheets tas-silikon u CNTs. Il-proċess ta' preparazzjoni huwa sempliċi, ma jagħmilx ħsara lill-ambjent, u ma jiġi ġġenerat l-ebda likwidu jew residwu tal-iskart. Hemm ħafna rapporti fil-letteratura dwar il-kisi tal-karbonju ta' materjali bbażati fuq is-silikon, iżda hemm ftit diskussjonijiet fil-fond dwar l-effett tal-kisi. Dan id-dokument juża l-asfalt bħala s-sors tal-karbonju biex jinvestiga l-effetti ta' żewġ metodi ta' kisi tal-karbonju, kisi tal-fażi likwida u kisi tal-fażi solida, fuq l-effett tal-kisi u l-prestazzjoni ta' materjali ta' elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon.
Esperiment 1
1.1 Tħejjija tal-materjal
It-tħejjija ta' materjali komposti porużi tas-silikon-karbonju tinkludi prinċipalment ħames passi: tħin bil-ballun, tħin u dispersjoni, tnixxif bl-isprej, pre-kisi tal-karbonju u karbonizzazzjoni. L-ewwel, iżen 500 g ta' trab tas-silikon inizjali (domestiku, purità ta' 99.99%), żid 2000 g ta' isopropanol, u wettaq tħin bil-ballun imxarrab b'veloċità ta' tħin bil-ballun ta' 2000 r/min għal 24 siegħa biex tikseb taħlita tas-silikon fuq skala nano. It-taħlita tas-silikon miksuba tiġi trasferita għal tank ta' trasferiment ta' dispersjoni, u l-materjali jiżdiedu skont il-proporzjon tal-massa tas-silikon: grafit (prodott f'Shanghai, grad ta' batterija): nanotubi tal-karbonju (prodotti f'Tianjin, grad ta' batterija): polivinil pirrolidon (prodott f'Tianjin, grad analitiku) = 40:60:1.5:2. L-isopropanol jintuża biex jaġġusta l-kontenut solidu, u l-kontenut solidu huwa ddisinjat biex ikun 15%. It-tħin u d-dispersjoni jitwettqu b'veloċità ta' dispersjoni ta' 3500 r/min għal 4 sigħat. Grupp ieħor ta' taħlitiet mingħajr ma jiżdiedu CNTs huwa mqabbel, u l-materjali l-oħra huma l-istess. It-taħlita mxerrda miksuba mbagħad tiġi trasferita għal tank tal-għalf għat-tnixxif bl-isprej, u t-tnixxif bl-isprej isir f'atmosfera protetta bin-nitroġenu, bit-temperaturi tad-dħul u tal-ħruġ ikunu 180 u 90 °C, rispettivament. Imbagħad ġew imqabbla żewġ tipi ta' kisi tal-karbonju, kisi f'fażi solida u kisi f'fażi likwida. Il-metodu ta' kisi f'fażi solida huwa: it-trab imnixxef bl-isprej jitħallat ma' 20% trab tal-asfalt (magħmul fil-Korea, D50 huwa 5 μm), jitħallat f'mixer mekkaniku għal 10 minuti, u l-veloċità tat-taħlit hija 2000 r/min biex jinkiseb trab miksi minn qabel. Il-metodu ta' kisi f'fażi likwida huwa: it-trab imnixxef bl-isprej jiżdied ma' soluzzjoni ta' ksilen (magħmula f'Tianjin, grad analitiku) li fiha 20% asfalt maħlul fit-trab b'kontenut solidu ta' 55%, u jitħawwad b'mod uniformi bil-vakwu. Aħmi f'forn bil-vakwu f'85℃ għal 4 sigħat, imbagħad poġġih f'mixer mekkaniku għat-taħlit, il-veloċità tat-taħlit hija ta' 2000 r/min, u l-ħin tat-taħlit huwa ta' 10 minuti biex jinkiseb trab miksi minn qabel. Fl-aħħar, it-trab miksi minn qabel ġie kalċinat f'forn rotatorju taħt atmosfera ta' nitroġenu b'rata ta' tisħin ta' 5°C/min. L-ewwel inżamm f'temperatura kostanti ta' 550°C għal sagħtejn, imbagħad kompla jisħon sa 800°C u nżamm f'temperatura kostanti għal sagħtejn, u mbagħad tkessaħ b'mod naturali għal taħt il-100°C u skarikat biex jinkiseb materjal kompost tas-silikon-karbonju.
1.2 Metodi ta' karatterizzazzjoni
Id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-materjal ġiet analizzata bl-użu ta' tester tad-daqs tal-partiċelli (verżjoni Mastersizer 2000, magħmula fir-Renju Unit). It-trab miksub f'kull pass ġie ttestjat permezz ta' mikroskopija elettronika tal-iskannjar (Regulus8220, magħmula fil-Ġappun) biex jiġu eżaminati l-morfoloġija u d-daqs tat-trab. L-istruttura tal-fażi tal-materjal ġiet analizzata bl-użu ta' analizzatur tad-diffrazzjoni tat-trab bir-raġġi-X (D8 ADVANCE, magħmul fil-Ġermanja), u l-kompożizzjoni elementali tal-materjal ġiet analizzata bl-użu ta' analizzatur tal-ispettru tal-enerġija. Il-materjal kompost tas-silikon-karbonju miksub intuża biex jagħmel nofs ċellula buttuna tal-mudell CR2032, u l-proporzjon tal-massa tas-silikon-karbonju: SP: CNT: CMC: SBR kien 92:2:2:1.5:2.5. L-elettrodu tal-kontro huwa folja tal-litju tal-metall, l-elettrolit huwa elettrolit kummerċjali (mudell 1901, magħmul fil-Korea), tintuża d-dijaframma Celgard 2320, il-medda tal-vultaġġ tal-iċċarġjar u l-ħruġ hija 0.005-1.5 V, il-kurrent tal-iċċarġjar u l-ħruġ huwa 0.1 C (1C = 1A), u l-kurrent tal-qtugħ tal-ħruġ huwa 0.05 C.
Sabiex tiġi investigata aktar il-prestazzjoni tal-materjali komposti tas-silikon-karbonju, ġiet manifatturata batterija żgħira laminata soft-pack 408595. L-elettrodu pożittiv juża NCM811 (magħmul f'Hunan, grad ta' batterija), u l-grafita tal-elettrodu negattiv hija ddopjata bi 8% materjal tas-silikon-karbonju. Il-formula tat-taħlita tal-elettrodu pożittiv hija 96% NCM811, 1.2% fluworidu tal-poliviniliden (PVDF), 2% aġent konduttiv SP, 0.8% CNT, u NMP jintuża bħala dispersant; il-formula tat-taħlita tal-elettrodu negattiv hija 96% materjal kompost tal-elettrodu negattiv, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, u ilma jintuża bħala dispersant. Wara t-taħwid, il-kisi, ir-rolling, il-qtugħ, il-laminazzjoni, l-iwweldjar tat-tabs, l-ippakkjar, il-ħami, l-injezzjoni tal-likwidu, il-formazzjoni u d-diviżjoni tal-kapaċità, ġew ippreparati batteriji żgħar laminati soft-pack 408595 b'kapaċità nominali ta' 3 Ah. Il-prestazzjoni tar-rata ta' 0.2C, 0.5C, 1C, 2C u 3C u l-prestazzjoni taċ-ċiklu ta' ċċarġjar ta' 0.5C u skarika ta' 1C ġew ittestjati. Il-medda tal-vultaġġ tal-iċċarġjar u l-iskarikar kienet ta' 2.8-4.2 V, kurrent kostanti u ċċarġjar b'vultaġġ kostanti, u l-kurrent tal-qtugħ kien ta' 0.5C.
2 Riżultati u Diskussjoni
It-trab tas-silikon inizjali ġie osservat permezz ta' mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM). It-trab tas-silikon kien granulari b'mod irregolari b'daqs tal-partiċelli ta' inqas minn 2μm, kif muri fil-Figura 1(a). Wara t-tħin bil-ballun, id-daqs tat-trab tas-silikon tnaqqas b'mod sinifikanti għal madwar 100 nm [Figura 1(b)]. It-test tad-daqs tal-partiċelli wera li d-D50 tat-trab tas-silikon wara t-tħin bil-ballun kien ta' 110 nm u d-D90 kien ta' 175 nm. Eżami bir-reqqa tal-morfoloġija tat-trab tas-silikon wara t-tħin bil-ballun juri struttura mqaxxra (il-formazzjoni tal-istruttura mqaxxra se tiġi vverifikata aktar mis-SEM trasversali aktar tard). Għalhekk, id-dejta D90 miksuba mit-test tad-daqs tal-partiċelli għandha tkun id-dimensjoni tat-tul tan-nanosheet. Flimkien mar-riżultati tas-SEM, jista' jiġi ġġudikat li d-daqs tan-nanosheet miksub huwa iżgħar mill-valur kritiku ta' 150 nm tal-ksur tat-trab tas-silikon waqt l-iċċarġjar u l-ħatt f'mill-inqas dimensjoni waħda. Il-formazzjoni tal-morfoloġija mqaxxra hija prinċipalment dovuta għall-enerġiji ta' dissoċjazzjoni differenti tal-pjani tal-kristall tas-silikon kristallin, li fosthom il-pjan {111} tas-silikon għandu enerġija ta' dissoċjazzjoni aktar baxxa mill-pjani tal-kristall {100} u {110}. Għalhekk, dan il-pjan tal-kristall jista' jiġi rqiq aktar faċilment bit-tħin bil-ballun, u fl-aħħar jifforma struttura mqaxxra. L-istruttura mqaxxra hija favorevoli għall-akkumulazzjoni ta' strutturi maħlula, tirriżerva spazju għall-espansjoni tal-volum tas-silikon, u ttejjeb l-istabbiltà tal-materjal.
It-taħlita li fiha nano-silikon, CNT u grafit ġiet sprejjata, u t-trab qabel u wara l-isprejjar ġie eżaminat permezz ta' SEM. Ir-riżultati huma murija fil-Figura 2. Il-matriċi tal-grafita miżjuda qabel l-isprejjar hija struttura tipika ta' qxur b'daqs ta' 5 sa 20 μm [Figura 2(a)]. It-test tad-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-grafita juri li D50 huwa 15μm. It-trab miksub wara l-isprejjar għandu morfoloġija sferika [Figura 2(b)], u jista' jidher li l-grafita hija miksija bis-saff tal-kisi wara l-isprejjar. Id-D50 tat-trab wara l-isprejjar huwa 26.2 μm. Il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-partiċelli sekondarji ġew osservati permezz ta' SEM, li juru l-karatteristiċi ta' struttura poruża maħlula akkumulata minn nanomaterjali [Figura 2(c)]. L-istruttura poruża hija magħmula minn nanosheets tas-silikon u CNTs minsuġin ma' xulxin [Figura 2(d)], u l-erja tal-wiċċ speċifika tat-test (BET) hija għolja daqs 53.3 m2/g. Għalhekk, wara l-isprejjar, in-nanosheets tas-silikon u s-CNTs jingħaqdu waħedhom biex jiffurmaw struttura poruża.
Is-saff poruż ġie ttrattat b'kisi tal-karbonju likwidu, u wara li żdied il-qatran prekursur tal-kisi tal-karbonju u l-karbonizzazzjoni, twettqet osservazzjoni SEM. Ir-riżultati huma murija fil-Figura 3. Wara l-pre-kisi tal-karbonju, il-wiċċ tal-partiċelli sekondarji jsir lixx, b'saff ta' kisi ovvju, u l-kisi jkun komplut, kif muri fil-Figuri 3(a) u (b). Wara l-karbonizzazzjoni, is-saff tal-kisi tal-wiċċ iżomm stat tajjeb ta' kisi [Figura 3(c)]. Barra minn hekk, l-immaġni SEM trasversali turi nanopartiċelli f'forma ta' strixxa [Figura 3(d)], li jikkorrispondu mal-karatteristiċi morfoloġiċi tan-nanosheets, u jivverifikaw aktar il-formazzjoni ta' nanosheets tas-silikon wara t-tħin tal-ballun. Barra minn hekk, il-Figura 3(d) turi li hemm fillers bejn xi nanosheets. Dan huwa prinċipalment minħabba l-użu tal-metodu ta' kisi f'fażi likwida. Is-soluzzjoni tal-asfalt tippenetra fil-materjal, sabiex il-wiċċ tan-nanosheets tas-silikon interni jikseb saff protettiv ta' kisi tal-karbonju. Għalhekk, bl-użu ta' kisi f'fażi likwida, minbarra li jinkiseb l-effett ta' kisi sekondarju tal-partiċelli, jista' jinkiseb ukoll l-effett ta' kisi doppju tal-karbonju tal-kisi primarju tal-partiċelli. It-trab karbonizzat ġie ttestjat permezz ta' BET, u r-riżultat tat-test kien ta' 22.3 m2/g.
It-trab karbonizzat ġie soġġett għal analiżi tal-ispettru tal-enerġija trasversali (EDS), u r-riżultati huma murija fil-Figura 4(a). Il-qalba tad-daqs tal-mikron hija komponent C, li jikkorrispondi għall-matriċi tal-grafita, u l-kisi ta' barra fih silikon u ossiġnu. Biex tiġi investigata aktar l-istruttura tas-silikon, sar test tad-diffrazzjoni bir-raġġi-X (XRD), u r-riżultati huma murija fil-Figura 4(b). Il-materjal huwa magħmul prinċipalment minn grafita u silikon ta' kristall wieħed, mingħajr karatteristiċi ovvji ta' ossidu tas-silikon, li jindika li l-komponent tal-ossiġnu tat-test tal-ispettru tal-enerġija ġej prinċipalment mill-ossidazzjoni naturali tal-wiċċ tas-silikon. Il-materjal kompost silikon-karbonju huwa rreġistrat bħala S1.
Il-materjal tas-silikon-karbonju S1 ippreparat ġie soġġett għal testijiet ta' produzzjoni ta' nofs ċellula tat-tip buttuna u testijiet ta' ċarġ-skarika. L-ewwel kurva ta' ċarġ-skarika hija murija fil-Figura 5. Il-kapaċità speċifika riversibbli hija 1000.8 mAh/g, u l-effiċjenza tal-ewwel ċiklu hija għolja daqs 93.9%, li hija ogħla mill-ewwel effiċjenza tal-biċċa l-kbira tal-materjali bbażati fuq is-silikon mingħajr pre-lithiation irrappurtati fil-letteratura. L-ewwel effiċjenza għolja tindika li l-materjal kompost tas-silikon-karbonju ppreparat għandu stabbiltà għolja. Sabiex jiġu vverifikati l-effetti tal-istruttura poruża, in-netwerk konduttiv u l-kisi tal-karbonju fuq l-istabbiltà tal-materjali tas-silikon-karbonju, żewġ tipi ta' materjali tas-silikon-karbonju ġew ippreparati mingħajr ma żdied CNT u mingħajr kisi primarju tal-karbonju.
Il-morfoloġija tat-trab karbonizzat tal-materjal kompost tas-silikon-karbonju mingħajr iż-żieda ta' CNT hija murija fil-Figura 6. Wara l-kisi fil-fażi likwida u l-karbonizzazzjoni, saff ta' kisi jista' jidher b'mod ċar fuq il-wiċċ tal-partiċelli sekondarji fil-Figura 6(a). Is-SEM trasversali tal-materjal karbonizzat hija murija fil-Figura 6(b). L-istivar ta' nanosheets tas-silikon għandu karatteristiċi porużi, u t-test BET huwa 16.6 m2/g. Madankollu, meta mqabbel mal-każ bis-CNT [kif muri fil-Figura 3(d), it-test BET tat-trab karbonizzat tiegħu huwa 22.3 m2/g], id-densità interna tal-istivar tan-nano-silikon hija ogħla, li tindika li ż-żieda ta' CNT tista' tippromwovi l-formazzjoni ta' struttura poruża. Barra minn hekk, il-materjal m'għandux netwerk konduttiv tridimensjonali mibni mis-CNT. Il-materjal kompost tas-silikon-karbonju huwa rreġistrat bħala S2.
Il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-materjal kompost tas-silikon-karbonju ppreparat permezz ta' kisi tal-karbonju f'fażi solida huma murija fil-Figura 7. Wara l-karbonizzazzjoni, ikun hemm saff ta' kisi ovvju fuq il-wiċċ, kif muri fil-Figura 7(a). Il-Figura 7(b) turi li hemm nanopartiċelli f'forma ta' strixxa fis-sezzjoni trasversali, li jikkorrispondu mal-karatteristiċi morfoloġiċi tan-nanosheets. L-akkumulazzjoni tan-nanosheets tifforma struttura poruża. M'hemm l-ebda mili ovvju fuq il-wiċċ tan-nanosheets interni, li jindika li l-kisi tal-karbonju f'fażi solida jifforma biss saff ta' kisi tal-karbonju bi struttura poruża, u m'hemm l-ebda saff ta' kisi intern għan-nanosheets tas-silikon. Dan il-materjal kompost tas-silikon-karbonju huwa rreġistrat bħala S3.
It-test tal-iċċarġjar u l-iskarika ta' nofs ċellula tat-tip buttuna sar fuq S2 u S3. Il-kapaċità speċifika u l-ewwel effiċjenza ta' S2 kienu 1120.2 mAh/g u 84.8%, rispettivament, u l-kapaċità speċifika u l-ewwel effiċjenza ta' S3 kienu 882.5 mAh/g u 82.9%, rispettivament. Il-kapaċità speċifika u l-ewwel effiċjenza tal-kampjun S3 miksi b'fażi solida kienu l-aktar baxxi, u dan jindika li sar biss il-kisi tal-karbonju tal-istruttura poruża, u l-kisi tal-karbonju tan-nanosheets tas-silikon interni ma sarx, li ma setax jagħti rwol sħiħ lill-kapaċità speċifika tal-materjal ibbażat fuq is-silikon u ma setax jipproteġi l-wiċċ tal-materjal ibbażat fuq is-silikon. L-ewwel effiċjenza tal-kampjun S2 mingħajr CNT kienet ukoll aktar baxxa minn dik tal-materjal kompost silikon-karbonju li fih CNT, u dan jindika li abbażi ta' saff ta' kisi tajjeb, in-netwerk konduttiv u grad ogħla ta' struttura poruża jwasslu għat-titjib tal-effiċjenza tal-iċċarġjar u l-iskarika tal-materjal silikon-karbonju.
Il-materjal tas-silikon-karbonju S1 intuża biex issir batterija żgħira soft-pack sħiħa biex jiġu eżaminati l-prestazzjoni tar-rata u l-prestazzjoni taċ-ċiklu. Il-kurva tar-rata tal-iskariku hija murija fil-Figura 8(a). Il-kapaċitajiet tal-iskariku ta' 0.2C, 0.5C, 1C, 2C u 3C huma 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 u 1.021 Ah, rispettivament. Ir-rata tal-iskariku ta' 1C hija għolja daqs 98.3%, iżda r-rata tal-iskariku ta' 2C tinżel għal 73.3%, u r-rata tal-iskariku ta' 3C tinżel aktar għal 34.4%. Biex tingħaqad mal-grupp ta' skambju ta' elettrodi negattivi tas-silikon, jekk jogħġbok żid WeChat: shimobang. F'termini ta' rata ta' ċċarġjar, il-kapaċitajiet ta' ċċarġjar ta' 0.2C, 0.5C, 1C, 2C u 3C huma 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 u 2.289 Ah, rispettivament. Ir-rata tal-iċċarġjar 1C hija ta' 96.7%, u r-rata tal-iċċarġjar 2C xorta tilħaq l-84.3%. Madankollu, jekk wieħed josserva l-kurva tal-iċċarġjar fil-Figura 8(b), il-pjattaforma tal-iċċarġjar 2C hija sinifikament akbar mill-pjattaforma tal-iċċarġjar 1C, u l-kapaċità tal-iċċarġjar b'vultaġġ kostanti tagħha tirrappreżenta l-biċċa l-kbira (55%), li tindika li l-polarizzazzjoni tal-batterija rikarikabbli 2C diġà hija kbira ħafna. Il-materjal tas-silikon-karbonju għandu prestazzjoni tajba tal-iċċarġjar u l-ħatt f'1C, iżda l-karatteristiċi strutturali tal-materjal jeħtieġ li jitjiebu aktar biex tinkiseb prestazzjoni ta' rata ogħla. Kif muri fil-Figura 9, wara 450 ċiklu, ir-rata taż-żamma tal-kapaċità hija ta' 78%, li turi prestazzjoni tajba taċ-ċiklu.
L-istat tal-wiċċ tal-elettrodu qabel u wara ċ-ċiklu ġie investigat permezz ta' SEM, u r-riżultati huma murija fil-Figura 10. Qabel iċ-ċiklu, il-wiċċ tal-grafita u l-materjali tas-silikon-karbonju huwa ċar [Figura 10(a)]; wara ċ-ċiklu, saff ta' kisi jiġi ġġenerat b'mod ovvju fuq il-wiċċ [Figura 10(b)], li huwa film SEI oħxon. Ħruxija tal-film SEI Il-konsum attiv tal-litju huwa għoli, li mhux ta' benefiċċju għall-prestazzjoni taċ-ċiklu. Għalhekk, il-promozzjoni tal-formazzjoni ta' film SEI lixx (bħal kostruzzjoni artifiċjali ta' film SEI, iż-żieda ta' addittivi elettrolitiċi xierqa, eċċ.) tista' ttejjeb il-prestazzjoni taċ-ċiklu. L-osservazzjoni trasversali SEM tal-partiċelli tas-silikon-karbonju wara ċ-ċiklu [Figura 10(c)] turi li n-nanopartiċelli tas-silikon oriġinali f'forma ta' strixxa saru aktar ħorox u l-istruttura poruża ġiet bażikament eliminata. Dan huwa prinċipalment minħabba l-espansjoni u l-kontrazzjoni kontinwa tal-volum tal-materjal tas-silikon-karbonju matul iċ-ċiklu. Għalhekk, l-istruttura poruża teħtieġ li tissaħħaħ aktar biex tipprovdi spazju ta' lqugħ suffiċjenti għall-espansjoni tal-volum tal-materjal ibbażat fuq is-silikon.
3 Konklużjoni
Abbażi tal-espansjoni tal-volum, il-konduttività fqira u l-istabbiltà fqira tal-interfaċċja tal-materjali tal-elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon, dan id-dokument jagħmel titjib immirat, mill-iffurmar tal-morfoloġija tan-nanosheets tas-silikon, il-kostruzzjoni tal-istruttura poruża, il-kostruzzjoni tan-netwerk konduttiv u l-kisi sħiħ tal-karbonju tal-partiċelli sekondarji kollha, biex tittejjeb l-istabbiltà tal-materjali tal-elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon b'mod ġenerali. L-akkumulazzjoni ta' nanosheets tas-silikon tista' tifforma struttura poruża. L-introduzzjoni tas-CNT se tippromwovi aktar il-formazzjoni ta' struttura poruża. Il-materjal kompost tas-silikon-karbonju ppreparat b'kisi tal-fażi likwida għandu effett ta' kisi doppju tal-karbonju minn dak ippreparat b'kisi tal-fażi solida, u juri kapaċità speċifika ogħla u l-ewwel effiċjenza. Barra minn hekk, l-ewwel effiċjenza tal-materjal kompost tas-silikon-karbonju li fih CNT hija ogħla minn dik mingħajr CNT, li hija prinċipalment dovuta għall-grad ogħla tal-abbiltà tal-istruttura poruża li ttaffi l-espansjoni tal-volum tal-materjali bbażati fuq is-silikon. L-introduzzjoni tas-CNT se tibni netwerk konduttiv tridimensjonali, ittejjeb il-konduttività tal-materjali bbażati fuq is-silikon, u turi prestazzjoni tajba tar-rata f'1C; u l-materjal juri prestazzjoni tajba taċ-ċiklu. Madankollu, l-istruttura poruża tal-materjal teħtieġ li tissaħħaħ aktar biex tipprovdi spazju ta' lqugħ suffiċjenti għall-espansjoni tal-volum tas-silikon, u tippromwovi l-formazzjoni ta' struttura lixxa.u film SEI dens biex itejjeb aktar il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-materjal kompost tas-silikon-karbonju.
Aħna nipprovdu wkoll prodotti tal-grafita u tal-karbur tas-silikon ta' purità għolja, li jintużaw ħafna fl-ipproċessar tal-wejfers bħall-ossidazzjoni, id-diffużjoni, u l-ittemprar.
Merħba lil kwalunkwe klijent minn madwar id-dinja biex iżurna għal aktar diskussjoni!
https://www.vet-china.com/
Ħin tal-posta: 13 ta' Novembru 2024