پورس سلکان ڪاربن جامع مواد جي تياري ۽ ڪارڪردگي بهتري

ليتيم-آئن بيٽريون بنيادي طور تي تيز توانائي جي کثافت جي هدايت ۾ ترقي ڪري رهيا آهن. ڪمري جي حرارت تي، سلڪون تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ مواد ليٿيم سان گڏ ليٿيم سان مالا مال پيداوار Li3.75Si مرحلو، 3572 mAh/g تائين جي مخصوص گنجائش سان، جيڪا گرافائٽ منفي اليڪٽرروڊ 372 جي نظرياتي مخصوص صلاحيت کان تمام گهڻي آهي. mAh/g جڏهن ته، سلڪون تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ مواد جي بار بار چارج ۽ خارج ڪرڻ واري عمل دوران، Si ۽ Li3.75Si جي مرحلي ۾ تبديلي وڏي مقدار جي توسيع (اٽڪل 300٪) پيدا ڪري سگهي ٿي، جيڪا اليڪٽرروڊ مواد جي ساختماني پائوڊرنگ ۽ مسلسل ٺهڻ جو سبب بڻجندي. SEI فلم، ۽ آخرڪار ظرفيت کي تيزيء سان ڇڏڻ جو سبب بڻيو. صنعت خاص طور تي سلکان تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ مواد جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي ٿو ۽ سلڪون تي ٻڌل بيٽرين جي استحڪام کي نانو-سائيزنگ، ڪاربان ڪوٽنگ، سوراخ ٺهڻ ۽ ٻين ٽيڪنالاجيز ذريعي.

ڪاربان مواد سٺي چالکائي، گهٽ قيمت، ۽ وسيع ذريعا آهن. اهي سلکان تي ٻڌل مواد جي چالکائي ۽ سطح جي استحڪام کي بهتر بڻائي سگهن ٿا. اهي ترجيحي طور تي استعمال ڪيا ويا آهن ڪارڪردگي بهتر ڪرڻ لاء سلکان جي بنياد تي منفي اليڪٽرروڊس لاء. Silicon-ڪاربن مواد سلکان جي بنياد تي منفي electrodes جي مکيه وهڪرو ترقي جي هدايت آهن. ڪاربان ڪوٽنگ سلکان جي بنياد تي مواد جي مٿاڇري جي استحڪام کي بهتر ڪري سگهي ٿو، پر ان جي صلاحيت سلکان حجم جي توسيع کي روڪڻ لاء عام آهي ۽ سلکان حجم وڌائڻ جي مسئلي کي حل نٿو ڪري سگهي. تنهن ڪري، سلکان جي بنياد تي مواد جي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاء، غير محفوظ جوڙجڪ تعمير ڪرڻ جي ضرورت آهي. بال ملنگ نانو مواد تيار ڪرڻ لاء هڪ صنعتي طريقو آهي. مختلف additives يا مادي جزا شامل ڪري سگھجن ٿا slurry ۾ بال ملنگ پاران حاصل ڪيل جامع مواد جي ڊيزائن جي گهرجن مطابق. slurry مختلف slurries ۽ spray-dry ذريعي هڪجهڙائي سان پکڙيل آهي. فوري سڪي وڃڻ واري عمل دوران، سلري ۾ موجود نانو ذرڙا ۽ ٻيا اجزا غير معمولي ساخت جي خصوصيت ٺاهيندا. هي ڪاغذ صنعتي ۽ ماحول دوست بال ملنگ ۽ اسپري خشڪ ڪرڻ واري ٽيڪنالاجي کي استعمال ڪري ٿو پورس سلکان تي ٻڌل مواد تيار ڪرڻ لاءِ.

سلڪون تي ٻڌل مواد جي ڪارڪردگي پڻ بهتر ٿي سگهي ٿي سلڪون نانوميٽريز جي مورفولوجي ۽ تقسيم جي خاصيتن کي منظم ڪندي. هن وقت، سلڪون تي ٻڌل مواد تيار ڪيا ويا آهن جن ۾ مختلف شڪلين ۽ تقسيم جي خاصيتن سان گڏ، جهڙوڪ سلڪون نينوروڊس، پورس گريفائٽ ايمبيڊڊ نانوسيلڪون، ڪاربن جي دائري ۾ ورهايل نانوسيليڪون، سلکان/گرافين سري پورس ڍانچي، وغيره. ساڳئي پيماني تي، نانوپارٽڪ جي مقابلي ۾ , nanosheets بهتر ڪري سگهو ٿا دٻائڻ جي مسئلي کي دٻائڻ جي ڪري حجم سبب توسيع، ۽ مواد هڪ اعلي compaction کثافت آهي. nanosheets جي بي ترتيبي stacking به هڪ porous جوڙجڪ بڻجي سگهي ٿو. سلکان منفي اليڪٽرروڊ ايڪسچينج گروپ ۾ شامل ٿيڻ لاءِ. سلکان مواد جي مقدار جي توسيع لاءِ بفر جي جاءِ فراهم ڪريو. ڪاربن نانوٽوبس (CNTs) جو تعارف نه رڳو مادي جي چالکائي کي بهتر ڪري سگهي ٿو، پر ان جي هڪ طرفي مورفولوجي خاصيتن جي ڪري مواد جي غير محفوظ ساخت جي ٺهڻ کي پڻ فروغ ڏئي ٿو. سلڪون نانوشيٽس ۽ سي اين ٽيز پاران ٺاهيل غير محفوظ اڏاوتن تي ڪابه رپورٽ ناهي. هي پيپر صنعتي طور تي قابل اطلاق بال ملنگ، گرائنڊنگ ۽ ڊسپريشن، اسپري ڊرئنگ، ڪاربان پري ڪوٽنگ ۽ ڪلسينيشن جي طريقن کي اختيار ڪري ٿو، ۽ تياري جي عمل ۾ پورس پروموٽر متعارف ڪرائي ٿو ته جيئن سلکان نانو شيٽس جي خود اسيمبليءَ مان ٺهيل غير محفوظ سلکان تي ٻڌل منفي اليڪٽروڊ مواد تيار ڪن. CNTs. تيار ڪرڻ جو عمل سادو آهي، ماحول دوست، ۽ ڪو به فضول مايع يا فضول رهجي نه ٿو پيدا ٿئي. سلڪون تي ٻڌل مواد جي ڪاربان ڪوٽنگ بابت ڪيتريون ئي ادبي رپورٽون موجود آهن، پر ڪوٽنگ جي اثر تي ٿورڙا تفصيلي بحث آهن. هي پيپر اسفالٽ استعمال ڪري ٿو ڪاربان ماخذ جي طور تي ٻن ڪاربن ڪوٽنگ طريقن جي اثرن جي تحقيق ڪرڻ لاءِ، مائع مرحلو ڪوٽنگ ۽ سولڊ فيز ڪوٽنگ، ڪوٽنگ جي اثر تي ۽ سلکان تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ مواد جي ڪارڪردگي تي.

1 تجربو

1.1 مواد تيار ڪرڻ

پورس سلڪون ڪاربان جامع مواد جي تياري ۾ بنيادي طور تي پنج مرحلا شامل آهن: بال ملنگ، گرائنڊنگ ۽ ڊسپريشن، اسپري خشڪ ڪرڻ، ڪاربان پري ڪوٽنگ ۽ ڪاربنائيزيشن. پهريون، 500 گرام شروعاتي سلڪون پائوڊر جو وزن ڪريو (گهربل، 99.99٪ خالص)، 2000 گرام آئوسوپروپنول شامل ڪريو، ۽ نانو-اسڪيل سلڪون سلري حاصل ڪرڻ لاءِ 2000 r/min جي بال ملنگ اسپيڊ تي 24 h لاءِ ويٽ بال ملنگ انجام ڏيو. حاصل ڪيل سلڪون سلري کي ڊسپريشن ٽرانسفر ٽينڪ ۾ منتقل ڪيو ويندو آهي، ۽ مواد سلکان جي ماس تناسب جي مطابق شامل ڪيا ويندا آهن: گريفائٽ (شنگھائي ۾ پيدا ٿيل، بيٽري گريڊ): ڪاربان نانوٽوبس (تيانجن ۾ پيدا ٿيل، بيٽري گريڊ): پولي ونائل پائرولڊون (پيداوار Tianjin ۾، تجزياتي گريڊ) = 40:60:1.5:2. Isopropanol مضبوط مواد کي ترتيب ڏيڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ مضبوط مواد 15٪ ٿيڻ لاء ٺهيل آهي. پيسڻ ۽ پکيڙڻ 3500 r/min جي 4 ڪلاڪ لاءِ پکڙجڻ جي رفتار سان ڪيو ويندو آهي. CNTs شامل ڪرڻ کان سواء slurries جو هڪ ٻيو گروپ مقابلو ڪيو ويو آهي، ۽ ٻيو مواد ساڳيو آهي. حاصل ڪيل منتشر ٿيل سلري کي پوءِ اسپري خشڪ ڪرڻ واري فيڊنگ ٽينڪ ۾ منتقل ڪيو ويندو آهي، ۽ اسپري کي خشڪ ڪرڻ نائٽروجن کان محفوظ ماحول ۾ ڪيو ويندو آهي، جنهن ۾ انٽ ۽ آئوٽليٽ جو گرمي پد بالترتيب 180 ۽ 90 °C هوندو آهي. پوءِ ٻن قسمن جي ڪاربان ڪوٽنگ جو مقابلو ڪيو ويو، سڪل مرحلو ڪوٽنگ ۽ مائع مرحلو ڪوٽنگ. سولڊ فيز ڪوٽنگ جو طريقو هي آهي: اسپري خشڪ پائوڊر کي 20٪ اسفالٽ پائوڊر سان ملايو ويندو آهي (ڪوريا ۾ ٺهيل، D50 5 μm آهي)، ميڪيڪل ميڪر ۾ 10 منٽ لاءِ ملايو ويندو آهي، ۽ حاصل ڪرڻ جي رفتار 2000 r/min آهي. اڳ-coated پائوڊر. مائع مرحلو ڪوٽنگ جو طريقو هي آهي: اسپري خشڪ پائوڊر کي زائلين محلول ۾ شامل ڪيو ويندو آهي (ٽيانجن ۾ ٺهيل، تجزياتي گريڊ) جنهن ۾ 20٪ اسفالٽ پاؤڊر ۾ 55٪ جي مضبوط مواد تي حل ڪيو ويندو آهي، ۽ ويڪيوم هڪجهڙائي سان ٺهرايو ويندو آهي. ويڪيوم اوون ۾ 85 ℃ تي 4 ڪلاڪ لاءِ بيڪ ڪريو، ميڪيڪل ميڪر ۾ ملاڻ لاءِ وجھو، ملائڻ جي رفتار 2000 r/min آھي، ۽ ملائڻ جو وقت 10 منٽ آھي پري-ڪوٽيڊ پائوڊر حاصل ڪرڻ لاءِ. آخر ۾، اڳ-ليپ ٿيل پاؤڊر کي 5 ° C/min جي گرمي جي شرح تي نائٽروجن ماحول جي تحت هڪ روٽري ڀٽي ۾ calcined ڪيو ويو. اهو پهريون ڀيرو 550 ° C جي مسلسل گرمي پد تي 2h لاء رکيو ويو، پوء 800 ° C تائين گرمي پد تي رکيو ويو ۽ 2h لاء مسلسل گرمي پد تي رکيو ويو، ۽ پوء قدرتي طور تي 100 ° C کان هيٺ تائين ٿڌو ڪيو ويو ۽ سلکان ڪاربن حاصل ڪرڻ لاء خارج ڪيو ويو. جامع مواد.

1.2 خصوصيت جا طريقا

مواد جي ذرو سائيز جي تقسيم جو تجزيو ڪيو ويو ذرو سائيز ٽيسٽر استعمال ڪندي (Mastersizer 2000 ورزن، برطانيه ۾ ٺهيل). هر قدم ۾ حاصل ڪيل پاؤڊرز کي اسڪيننگ ذريعي آزمايو ويو اليڪٽران مائڪرو اسڪوپي (Regulus8220، جاپان ۾ ٺهيل) پاؤڊر جي شڪل ۽ سائيز کي جانچڻ لاءِ. مواد جي مرحلي جي جوڙجڪ جو تجزيو ڪيو ويو ايڪس-ري پاؤڊر ڊفريشن اينالائيزر (D8 ADVANCE، جرمني ۾ ٺاهيو ويو)، ۽ مواد جي عنصري ساخت کي انرجي اسپيڪٽرم اينالائيزر استعمال ڪندي تجزيو ڪيو ويو. حاصل ڪيل سلڪون ڪاربان جامع مواد استعمال ڪيو ويو ھڪڙي بٽڻ کي اڌ سيل ماڊل CR2032، ۽ سلکان ڪاربن جو ماس تناسب: SP: CNT: CMC: SBR 92:2:2:1.5:2.5. انسداد اليڪٽرروڊ هڪ ڌاتو ليتيم شيٽ آهي، اليڪٽرولائٽ هڪ تجارتي اليڪٽرولائٽ آهي (ماڊل 1901، ڪوريا ۾ ٺهيل)، Celgard 2320 ڊافرام استعمال ڪيو ويو آهي، چارج ۽ ڊسچارج وولٽيج جي حد 0.005-1.5 V آهي، چارج ۽ ڊسچارج موجوده 0.1 C آهي. (1C = 1A)، ۽ ڊسچارج ڪٽ آف ڪرنٽ 0.05 سي.

سلکان ڪاربان جامع مواد جي ڪارڪردگي کي وڌيڪ تحقيق ڪرڻ لاء، لامحدود ننڍڙي نرم پيڪ بيٽري 408595 ٺاهي وئي. مثبت اليڪٽرروڊ NCM811 استعمال ڪري ٿو (هنان ۾ ٺهيل، بيٽري گريڊ)، ۽ منفي اليڪٽرروڊ گرافائٽ 8٪ سلکان ڪاربان مواد سان گڏ ٿيل آهي. مثبت electrode slurry فارمولا آهي 96% NCM811, 1.2% polyvinylidene fluoride (PVDF), 2% conductive agent SP, 0.8% CNT, ۽ NMP هڪ dispersant طور استعمال ڪيو ويندو آهي. منفي اليڪٽرروڊ سلري فارمولا 96٪ جامع منفي اليڪٽرروڊ مواد آهي، 1.3٪ CMC، 1.5٪ SBR 1.2٪ CNT، ۽ پاڻي کي استعمال ڪيو ويندو آهي dispersant طور. اسٽيرنگ، ڪوٽنگ، رولنگ، ڪٽڻ، ليمينيشن، ٽيب ويلڊنگ، پيڪنگنگ، بيڪنگ، مائع انجيڪشن، ٺهڻ ۽ ظرفيت جي تقسيم کان پوءِ، 408595 ليمينيٽ ٿيل ننڍڙا نرم پيڪ بيٽريون تيار ڪيون ويون، جن جي درجه بندي 3 ايڇ جي گنجائش هئي. 0.2C، 0.5C، 1C، 2C ۽ 3C جي شرح ڪارڪردگي ۽ 0.5C چارج ۽ 1C خارج ٿيڻ واري چڪر جي ڪارڪردگي کي جانچيو ويو. چارج ۽ ڊسچارج وولٽيج جي حد 2.8-4.2 V هئي، مسلسل موجوده ۽ مسلسل وولٹیج چارج، ۽ ڪٽ آف ڪرنٽ 0.5C هو.

2 نتيجا ۽ بحث

شروعاتي سلڪون پاؤڊر اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسکوپي (SEM) ذريعي ڏٺو ويو. سلڪون پائوڊر 2μm کان گهٽ جي ذري جي سائيز سان غير منظم طور تي گرينولر هو، جيئن تصوير 1(a) ۾ ڏيکاريل آهي. بال ملنگ کان پوء، سلڪون پاؤڊر جي سائيز کي خاص طور تي 100 nm تائين گھٽايو ويو [شڪل 1(b)]. ذري جي سائيز جي جانچ ڏيکاري ٿي ته سلڪون پاؤڊر جو D50 بال ملنگ کان پوء 110 nm ۽ D90 175 nm هو. سلڪون پاؤڊر جي مورفولوجي جو هڪ محتاط امتحان بال ملنگ کان پوء هڪ فلڪي ساخت ڏيکاري ٿو (فلڪي ساخت جي ٺهڻ بعد ۾ پار-سيڪشنل SEM کان وڌيڪ تصديق ڪئي ويندي). تنهن ڪري، D90 ڊيٽا حاصل ڪيل ذري جي سائيز ٽيسٽ مان نانو شيٽ جي ڊيگهه طول و عرض هجڻ گهرجي. SEM نتيجن سان گڏ، اهو فيصلو ڪري سگهجي ٿو ته حاصل ڪيل نانو شيٽ جي ماپ 150 nm جي نازڪ قدر کان ننڍو آهي سلڪون پاؤڊر جي ڀڃڪڙي دوران چارج ۽ گهٽ ۾ گهٽ هڪ طول و عرض ۾ خارج ٿيڻ. فلڪي مورفولوجي جو ٺهڻ بنيادي طور تي ڪرسٽل سلڪون جي ڪرسٽل جهازن جي مختلف ڌار ڌار توانائين جي ڪري آهي، جن مان سلڪون جي {111} جهاز ۾ {100} ۽ {110} ڪرسٽل جهازن جي ڀيٽ ۾ گھٽ تقسيم توانائي آهي. تنهن ڪري، هي ڪرسٽل جهاز بال ملنگ ذريعي وڌيڪ آساني سان ٿلهو آهي، ۽ آخرڪار هڪ چمڪندڙ ساخت ٺاهي ٿو. فلڪي ڍانچي ٿلهي اڏاوتن جي جمع ڪرڻ لاءِ سازگار آهي، سلکان جي حجم جي توسيع لاءِ جاءِ محفوظ رکي ٿي، ۽ مواد جي استحڪام کي بهتر بڻائي ٿي.

نانو سلڪون، سي اين ٽي ۽ گرافائٽ تي مشتمل اسپري ڪيو ويو، ۽ اسپري ڪرڻ کان اڳ ۽ بعد ۾ پاؤڊر کي SEM پاران جانچيو ويو. نتيجن کي شڪل 2 ۾ ڏيکاريو ويو آهي. اسپري ڪرڻ کان اڳ شامل ڪيل گرافائٽ ميٽرڪس هڪ عام فليڪ ڍانچي آهي جنهن جي سائيز 5 کان 20 μm آهي [Figure 2(a)]. graphite جي ذري سائيز جي تقسيم ٽيسٽ ڏيکاري ٿي ته D50 15μm آهي. اسپري ڪرڻ کان پوءِ حاصل ڪيل پائوڊر کي گولي واري شڪل آهي [Figure 2(b)]، ۽ اهو ڏسي سگهجي ٿو ته اسپري ڪرڻ کان پوءِ گريفائٽ کي ڪوٽنگ جي پرت سان گڏ ٿيل آهي. اسپري ڪرڻ کان پوءِ پائوڊر جو D50 26.2 μm آهي. ثانوي ذرڙن جون مورفولوجي خاصيتون SEM پاران مشاهدو ڪيون ويون آهن، نانو ميٽيريلز [Figure 2(c)] پاران گڏ ڪيل هڪ ٿلهي سوراخ واري ساخت جي خاصيتن کي ڏيکاريندي. سڪل ڍانچي سلڪون نانوشيٽس ۽ CNTs تي مشتمل آهي هڪ ٻئي سان جڙيل آهي [Figure 2(d)]، ۽ ٽيسٽ جي مخصوص سطح واري ايراضي (BET) جيترو آهي 53.3 m2/g. تنهن ڪري، اسپري ڪرڻ کان پوء، سلڪون نانو شيٽ ۽ سي اين ٽي پاڻ کي گڏ ڪري هڪ غير محفوظ ڍانچي ٺاهڻ لاء.

ٻرندڙ پرت کي مائع ڪاربان ڪوٽنگ سان علاج ڪيو ويو، ۽ ڪاربان ڪوٽنگ اڳوڻو پچ ۽ ڪاربانائيزيشن شامل ڪرڻ کان پوء، SEM مشاهدو ڪيو ويو. نتيجن کي شڪل 3 ۾ ڏيکاريو ويو آهي. ڪاربان جي اڳئين ڪوٽنگ کان پوء، ثانوي ذرات جي مٿاڇري صاف ٿي ويندي آهي، هڪ واضح ڪوٽنگ جي پرت سان، ۽ ڪوٽنگ مڪمل ٿي ويندي آهي، جيئن تصوير 3(a) ۽ (b) ۾ ڏيکاريل آهي. ڪاربنائيزيشن کان پوء، مٿاڇري جي ڪوٽنگ پرت هڪ سٺي ڪوٽنگ جي حالت برقرار رکي ٿي [شڪل 3(c)]. ان کان علاوه، ڪراس-سيڪشنل SEM تصوير ڏيکاري ٿي پٽي جي شڪل واري نانو پارٽيڪلز [Figure 3(d)]، جيڪي نانوشيٽس جي مورفولوجيڪل خاصيتن سان ملن ٿيون، وڌيڪ تصديق ڪندي سلڪون نانوشيٽس جي ٺهڻ کي بال ملنگ کان پوءِ. ان کان علاوه، شڪل 3 (d) ڏيکاري ٿو ته ڪجھ نانو شيٽ جي وچ ۾ ڀريندڙ آھن. اهو بنيادي طور تي مائع مرحلو ڪوٽنگ جي طريقي جي استعمال جي ڪري آهي. اسفالٽ حل مواد ۾ داخل ٿيندو، تنهنڪري اندروني سلکان نانوشيٽس جي مٿاڇري تي ڪاربان ڪوٽنگ حفاظتي پرت حاصل ڪري ٿي. تنهن ڪري، مائع مرحلو ڪوٽنگ استعمال ڪندي، ثانوي ذيلي ڪوٽنگ اثر حاصل ڪرڻ کان علاوه، پرائمري ذيلي ڪوٽنگ جي ٻٽي ڪاربان ڪوٽنگ اثر پڻ حاصل ڪري سگهجي ٿو. ڪاربان ٿيل پائوڊر BET پاران آزمائي ڪئي وئي، ۽ امتحان جو نتيجو 22.3 m2 / g هو.

ڪاربن ٿيل پائوڊر ڪراس-سيڪشنل انرجي اسپيڪٽرم تجزيو (EDS) جي تابع ڪيو ويو، ۽ نتيجن کي شڪل 4 (a) ۾ ڏيکاريو ويو آهي. مائڪرون-سائيز ڪور C جزو آهي، جيڪو گرافائٽ ميٽرڪس سان ملندڙ جلندڙ آهي، ۽ ٻاهرئين ڪوٽنگ ۾ سلکان ۽ آڪسيجن شامل آهن. سلڪون جي جوڙجڪ جي وڌيڪ تحقيق ڪرڻ لاء، هڪ ايڪس-ري تفاوت (XRD) ٽيسٽ ڪيو ويو، ۽ نتيجا شڪل 4 (b) ۾ ڏيکاريا ويا آهن. مواد بنيادي طور تي graphite ۽ سنگل-ڪرسٽل سلکان مان ٺهيل آهي، جنهن ۾ ڪو به واضح سلکان آڪسائيڊ خاصيتون نه آهن، اهو ظاهر ڪري ٿو ته انرجي اسپيڪٽرم ٽيسٽ جو آڪسيجن جزو بنيادي طور تي سلکان جي سطح جي قدرتي آڪسائيڊشن مان ايندو آهي. سلڪون ڪاربان جامع مواد S1 طور رڪارڊ ڪيو ويو آهي.

تيار ڪيل سلڪون ڪاربن مواد S1 کي بٽڻ جي قسم جي اڌ سيل جي پيداوار ۽ چارج-ڊسچارج ٽيسٽ جي تابع ڪيو ويو. پهريون چارج-ڊسچارج وکر شڪل 5 ۾ ڏيکاريو ويو آهي. موٽڻ واري مخصوص گنجائش 1000.8 mAh/g آهي، ۽ پهرين چڪر جي ڪارڪردگي 93.9% جيتري آهي، جيڪا اڳ کان سواءِ اڪثر سلکان تي ٻڌل مواد جي پهرين ڪارڪردگيءَ کان وڌيڪ آهي. ادب ۾ بيان ڪيل lithiation. اعلي پهريون ڪارڪردگي ظاهر ڪري ٿو ته تيار ڪيل سلکان ڪاربن جامع مواد اعلي استحڪام آهي. سلکان ڪاربان مواد جي استحڪام تي porous ساخت، conductive نيٽ ورڪ ۽ ڪاربان ڪوٽنگ جي اثرات جي تصديق ڪرڻ لاء، سلکان ڪاربن مواد جي ٻن قسمن جي تيار ڪيا ويا بغير CNT شامل ڪرڻ ۽ بنيادي ڪاربان ڪوٽنگ کان سواء.

سي اين ٽي شامل ڪرڻ کان سواءِ سلڪون ڪاربان جامع مواد جي ڪاربان ٿيل پائوڊر جي مورفولوجي تصوير 6 ۾ ڏيکاريل آهي. مائع مرحلي جي ڪوٽنگ ۽ ڪاربنائيزيشن کان پوءِ، تصوير 6(a) ۾ ثانوي ذرات جي مٿاڇري تي هڪ ڪوٽنگ جي پرت واضح طور تي ڏسي سگهجي ٿي. ڪاربن ٿيل مواد جو پار-سيڪشنل SEM شڪل 6(b) ۾ ڏيکاريل آهي. سلڪون نانو شيٽس جي اسٽيڪنگ ۾ غير محفوظ خاصيتون آهن، ۽ بي اي ٽي ٽيسٽ 16.6 m2/g آهي. جڏهن ته، CNT سان ڪيس جي مقابلي ۾ [جيئن شڪل 3(d) ۾ ڏيکاريل آهي، ان جي ڪاربن ٿيل پائوڊر جو BET ٽيسٽ 22.3 m2/g] آهي، اندروني نانو سلڪون اسٽيڪنگ کثافت وڌيڪ آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته CNT جي اضافي کي فروغ ڏئي سگهي ٿو. هڪ porous ساخت جي ٺهڻ. ان کان علاوه، مواد ۾ CNT پاران ٺهيل ٽي-dimensional conductive نيٽ ورڪ نه آهي. سلڪون ڪاربان جامع مواد S2 طور رڪارڊ ڪيو ويو آهي.

سولڊ فيز ڪاربان ڪوٽنگ ذريعي تيار ڪيل سلڪون ڪاربان جامع مواد جون مورفولوجيڪل خاصيتون شڪل 7 ۾ ڏيکاريل آهن. ڪاربان ڪرڻ کان پوءِ، مٿاڇري تي هڪ واضح ڪوٽنگ جي پرت هوندي آهي، جيئن تصوير 7(a) ۾ ڏيکاريل آهي. شڪل 7(b) ڏيکاري ٿو ته ڪراس سيڪشن ۾ پٽي جي شڪل جا نانو ذرات آهن، جيڪي نانو شيٽ جي مورفولوجيڪل خاصيتن سان ملن ٿا. نانوشيٽس جو جمع هڪ ​​ٻرندڙ ڍانچي ٺاهي ٿو. اندروني نانوشيٽس جي مٿاڇري تي ڪو به واضع فلر نه آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته سولڊ فيز ڪاربان ڪوٽنگ صرف هڪ ڪاربن ڪوٽنگ پرت ٺاهيندي آهي هڪ پورس ڍانچي سان، ۽ سلکان نانوشيٽس لاءِ اندروني ڪوٽنگ پرت ناهي. هي سلڪون ڪاربان جامع مواد S3 طور رڪارڊ ڪيو ويو آهي.

S2 ۽ S3 تي بٽڻ واري قسم جي اڌ سيل چارج ۽ ڊسچارج ٽيسٽ ڪئي وئي. S2 جي مخصوص ظرفيت ۽ پھرين ڪارڪردگي 1120.2 mAh/g ۽ 84.8%، ترتيبوار، ۽ S3 جي مخصوص ظرفيت ۽ پھرين ڪارڪردگي 882.5 mAh/g ۽ 82.9%، ترتيبوار ھئي. سولڊ فيز ڪوٽيڊ S3 نموني جي مخصوص گنجائش ۽ پھرين ڪارڪردگي سڀ کان گھٽ ھئي، ان مان ظاھر ٿئي ٿو ته رڳو پورس ڍانچي جي ڪاربان ڪوٽنگ ڪئي وئي، ۽ اندروني سلکان نانوشيٽس جي ڪاربان ڪوٽنگ نه ڪئي وئي، جيڪا مڪمل راند نه ڏئي سگھي. سلڪون تي ٻڌل مواد جي مخصوص گنجائش تائين ۽ سلڪون تي ٻڌل مواد جي مٿاڇري جي حفاظت نه ڪري سگهي. CNT کان سواءِ S2 نموني جي پھرين ڪارڪردگي به CNT تي مشتمل سلڪون ڪاربان جامع مواد جي ڀيٽ ۾ گھٽ ھئي، جنھن مان ظاھر ٿئي ٿو ته سٺي ڪوٽنگ جي پرت جي بنياد تي، ڪنڊڪٽو نيٽ ورڪ ۽ اعليٰ درجي جي پورس ڍانچي جي سڌاري لاءِ سازگار آھي. سلکان ڪاربان مواد جي چارج ۽ خارج ٿيڻ جي ڪارڪردگي جو.

S1 سلڪون ڪاربان مواد استعمال ڪيو ويو ھڪڙو ننڍڙو نرم پيڪ مڪمل بيٽري ٺاهڻ لاء شرح ڪارڪردگي ۽ چڪر جي ڪارڪردگي کي جانچڻ لاء. خارج ٿيڻ جي شرح وکر تصوير 8 (a) ۾ ڏيکاريل آهي. 0.2C، 0.5C، 1C، 2C ۽ 3C جي خارج ٿيڻ جي صلاحيت 2.970، 2.999، 2.920، 2.176 ۽ 1.021 ايڇ، ترتيب سان آهن. 1C جي خارج ٿيڻ جي شرح 98.3٪ جيتري آھي، پر 2C خارج ٿيڻ جي شرح 73.3٪ تائين گھٽجي ٿي، ۽ 3C خارج ٿيڻ جي شرح وڌيڪ 34.4٪ تائين گھٽجي ٿي. شامل ٿيڻ لاءِ سلڪون منفي اليڪٽروڊ ايڪسچينج گروپ، مھرباني ڪري شامل ڪريو WeChat: shimobang. چارج جي شرح جي لحاظ کان، 0.2C، 0.5C، 1C، 2C ۽ 3C چارج ڪرڻ جي صلاحيت 3.186، 3.182، 3.081، 2.686 ۽ 2.289 Ah آهن. 1C چارج جي شرح 96.7٪ آهي، ۽ 2C چارج جي شرح اڃا تائين 84.3٪ تائين پهچي ٿي. جڏهن ته، شڪل 8(b) ۾ چارجنگ وکر جو مشاهدو ڪندي، 2C چارجنگ پليٽ فارم 1C چارجنگ پليٽ فارم کان تمام گهڻو وڏو آهي، ۽ ان جي مسلسل وولٽيج جي چارج ڪرڻ جي گنجائش تمام گهڻي (55٪) جي حساب سان آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته 2C ريچارجبل بيٽري جو پولرائزيشن آهي. اڳ ۾ ئي تمام وڏو. سلڪون ڪاربان مواد 1C تي سٺي چارج ۽ خارج ڪرڻ جي ڪارڪردگي آهي، پر اعلي شرح ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ لاء مواد جي ساخت جي خاصيتن کي وڌيڪ بهتر ڪرڻ جي ضرورت آهي. جيئن ته شڪل 9 ۾ ڏيکاريل آهي، 450 سائيڪلن کان پوء، صلاحيت برقرار رکڻ جي شرح 78٪ آهي، سٺي سائيڪل ڪارڪردگي ڏيکاريندي.

اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري جي حالت جي چڪر کان اڳ ۽ بعد ۾ SEM پاران تحقيق ڪئي وئي، ۽ نتيجا شڪل 10 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. چڪر کان اڳ، گرافائٽ ۽ سلڪون ڪاربان مواد جي سطح واضح آهي [شڪل 10(a)]؛ چڪر کان پوء، هڪ ڪوٽنگ پرت واضح طور تي مٿاڇري تي پيدا ٿئي ٿي [شڪل 10(b)]، جيڪا هڪ ٿلهي SEI فلم آهي. SEI فلم roughness فعال ليتيم واپرائڻ اعلي آهي، جنهن جي چڪر جي ڪارڪردگي لاء موزون نه آهي. تنهن ڪري، هڪ هموار SEI فلم جي ٺهڻ کي فروغ ڏيڻ (جهڙوڪ مصنوعي SEI فلم جي تعمير، مناسب اليڪٽرولائٽ اضافو شامل ڪرڻ، وغيره) چڪر جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگھي ٿو. سائيڪل کان پوءِ سلڪون ڪاربن جي ذرڙن جو ڪراس-سيڪشنل SEM مشاهدو [Figure 10(c)] ڏيکاري ٿو ته اصل پٽي جي شڪل وارا سلکان نانو ذرڙا ٿلها ٿي ويا آهن ۽ پورس ڍانچي کي بنيادي طور ختم ڪيو ويو آهي. اهو بنيادي طور تي چڪر دوران سلکان ڪاربن مواد جي مسلسل مقدار جي توسيع ۽ تڪرار جي ڪري آهي. تنهن ڪري، سلڪون تي ٻڌل مواد جي حجم جي توسيع لاء ڪافي بفر اسپيس مهيا ڪرڻ لاء پورس ڍانچي کي وڌيڪ وڌائڻ جي ضرورت آهي.

3 نتيجو

حجم جي توسيع، خراب چالکائي ۽ سلڪون تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ مواد جي خراب انٽرفيس جي استحڪام جي بنياد تي، هي پيپر ٽارگيٽ بهتر بڻائي ٿو، سلکان نانوشيٽس جي مورفولوجي جي شڪل کان، ٻرندڙ ساخت جي تعمير، conductive نيٽ ورڪ جي تعمير ۽ مڪمل ثانوي ذرات جي مڪمل ڪاربان ڪوٽنگ. مجموعي طور تي سلڪون جي بنياد تي منفي اليڪٽرروڊ مواد جي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاء. silicon nanosheets جي جمع هڪ ​​porous جوڙجڪ بڻجي سگهي ٿو. سي اين ٽي جو تعارف هڪ ٻرندڙ ڍانچي جي ٺهڻ کي وڌيڪ فروغ ڏيندو. سلڪون ڪاربان جامع مواد مائع فيز ڪوٽنگ پاران تيار ڪيل ڊبل ڪاربان ڪوٽنگ اثر رکي ٿو، جيڪو مضبوط مرحلي جي ڪوٽنگ ذريعي تيار ڪيو ويو آهي، ۽ اعلي مخصوص صلاحيت ۽ پهرين ڪارڪردگي ڏيکاري ٿو. ان کان علاوه، سي اين ٽي تي مشتمل سلکان ڪاربن جامع مواد جي پهرين ڪارڪردگي CNT کان سواءِ ان کان وڌيڪ آهي، جيڪا بنيادي طور تي سلکان جي بنياد تي مواد جي حجم جي توسيع کي گھٽائڻ لاءِ porous ساخت جي اعليٰ درجي جي صلاحيت جي ڪري آهي. CNT جو تعارف هڪ ٽي-dimensional conductive نيٽ ورڪ تعمير ڪندو, silicon-based مواد جي conductivity بهتر, ۽ 1C تي سٺي شرح ڪارڪردگي ڏيکاري; ۽ مواد سٺي چڪر ڪارڪردگي ڏيکاري ٿو. تنهن هوندي به، مواد جي غير محفوظ ڍانچي کي وڌيڪ مضبوط ڪرڻ جي ضرورت آهي ته جيئن سلکان جي مقدار جي توسيع لاء ڪافي بفر اسپيس مهيا ڪري، ۽ هڪ هموار جي ٺهڻ کي وڌايو وڃي.۽ گھڻا SEI فلم سلکان ڪاربن جامع مواد جي چڪر ڪارڪردگي کي وڌيڪ بهتر ڪرڻ لاء.

اسان پڻ فراهم ڪريون ٿا اعلي پاڪائي واري گرافائٽ ۽ سلکان ڪاربائڊ پروڊڪٽس، جيڪي وڏي پيماني تي ويفر پروسيسنگ جهڙوڪ آڪسائيڊشن، ڊفيوژن، ۽ اينيلنگ ۾ استعمال ٿيندا آهن.

ڀلي ڪري آيا ڪنهن به گراهڪ کان سڄي دنيا مان هڪ وڌيڪ بحث لاء اسان جو دورو ڪرڻ لاء!

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