ලිතියම්-අයන බැටරි ප්රධාන වශයෙන් ඉහළ ශක්ති ඝනත්වයේ දිශාවට වර්ධනය වේ. කාමර උෂ්ණත්වයේ දී, සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය ලිතියම් සමඟ මිශ්ර කර ලිතියම් බහුල නිෂ්පාදන Li3.75Si අදියර නිපදවීම සඳහා නිශ්චිත ධාරිතාව 3572 mAh/g දක්වා වන අතර එය මිනිරන් සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ 372 හි න්‍යායාත්මක නිශ්චිත ධාරිතාවට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය. mAh/g. කෙසේ වෙතත්, සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය නැවත නැවත ආරෝපණය කිරීම සහ විසර්ජනය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, Si සහ Li3.75Si හි අදියර පරිවර්තනය විශාල පරිමාව ප්‍රසාරණයක් (300% පමණ) නිපදවිය හැක, එය ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ව්‍යුහාත්මක කුඩු කිරීමට සහ අඛණ්ඩව ගොඩනැගීමට හේතු වේ. SEI චිත්‍රපටිය, සහ අවසානයේ ධාරිතාව වේගයෙන් පහත වැටීමට හේතු වේ. කර්මාන්තය ප්රධාන වශයෙන් සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ක්‍රියාකාරිත්වය සහ නැනෝ ප්රමාණය, කාබන් ආලේපනය, සිදුරු සෑදීම සහ වෙනත් තාක්ෂණයන් හරහා සිලිකන් පාදක බැටරිවල ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කරයි.
කාබන් ද්රව්ය හොඳ සන්නායකතාවය, අඩු පිරිවැය සහ පුළුල් ප්‍රභවයන් ඇත. සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල සන්නායකතාවය සහ මතුපිට ස්ථාවරත්වය වැඩිදියුණු කළ හැකිය. සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ සඳහා කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමේ ආකලන ලෙස ඒවා වඩාත් කැමති ලෙස භාවිතා වේ. සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය යනු සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල ප්රධාන ධාරාවේ සංවර්ධන දිශාවයි. කාබන් ආලේපනය මගින් සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල මතුපිට ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කළ හැකි නමුත් සිලිකන් පරිමාව ප්රසාරණය වැළැක්වීමේ හැකියාව සාමාන්‍ය දෙයක් වන අතර සිලිකන් පරිමාව ප්රසාරණය වීමේ ගැටලුව විසඳිය නොහැක. එබැවින්, සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල ස්ථාවරත්වය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා, සිදුරු සහිත ව්යුහයන් ඉදි කිරීම අවශ්ය වේ. බෝල ඇඹරීම නැනෝ ද්රව්ය සකස් කිරීම සඳහා කාර්මිකකරණය වූ ක්‍රමයකි. සංයුක්ත ද්රව්යයේ සැලසුම් අවශ්‍යතා අනුව බෝල ඇඹරීමෙන් ලබාගත් පොහොරවලට විවිධ ආකලන හෝ ද්රව්ය සංරචක එකතු කළ හැකිය. පොහොර විවිධ පොහොර හරහා ඒකාකාරව විසිරී ඉසිනු ලැබේ. ක්ෂණික වියලීමේ ක්‍රියාවලියේදී, පොහොරවල ඇති නැනෝ අංශු සහ අනෙකුත් සංරචක ස්වයංසිද්ධව සිදුරු සහිත ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ සාදනු ඇත. මෙම පත්‍රිකාව සිදුරු සහිත සිලිකන් පාදක ද්රව්ය සකස් කිරීම සඳහා කාර්මික සහ පරිසර හිතකාමී බෝල ඇඹරීම සහ ඉසින වියලීමේ තාක්ෂණය භාවිතා කරයි.
සිලිකන් නැනෝ ද්රව්යවල රූප විද්‍යාව සහ බෙදා හැරීමේ ලක්ෂණ නියාමනය කිරීම මගින් සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල ක්‍රියාකාරීත්වය ද වැඩිදියුණු කළ හැක. වර්තමානයේදී, සිලිකන් නැනෝරෝඩ්, porous මිනිරන් කාවැද්දූ නැනෝසිලිකන්, කාබන් ගෝලවල බෙදා හරින නැනෝසිලිකන්, සිලිකන්/ග්‍රැෆීන් අරා සිදුරු සහිත ව්යුහයන් වැනි විවිධ රූපාකාරයන් සහ බෙදා හැරීමේ ලක්ෂණ සහිත සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්ය සකස් කර ඇත. නැනෝ අංශු හා සසඳන විට එකම පරිමාණයෙන්. , නැනෝ ෂීට් වලට පරිමාව ප්රසාරණය නිසා ඇති වන තලා දැමීමේ ගැටලුව වඩා හොඳින් යටපත් කළ හැකිය, සහ ද්රව්යයේ වැඩි සංයුක්ත ඝනත්වයක් ඇත. නැනෝ පත්‍රවල අක්‍රමිකතා ගොඩගැසීම නිසා සිදුරු සහිත ව්යුහයක් ද සෑදිය හැක. සිලිකන් සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ හුවමාරු කණ්ඩායමට සම්බන්ධ වීමට. සිලිකන් ද්රව්යවල පරිමාව ප්රසාරණය කිරීම සඳහා ස්වාරක්ෂක ඉඩක් ලබා දෙන්න. කාබන් නැනෝ ටියුබ් (CNTs) හඳුන්වාදීම මගින් ද්රව්යයේ සන්නායකතාවය වැඩි දියුණු කිරීම පමණක් නොව, එහි ඒකමාන රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ හේතුවෙන් ද්රව්යයේ සිදුරු සහිත ව්යුහයන් ගොඩනැගීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකිය. සිලිකන් නැනෝෂීට් සහ CNT මගින් සාදන ලද සිදුරු සහිත ව්යුහයන් පිළිබඳ වාර්තා නොමැත. මෙම ලිපිය කාර්මිකව අදාළ වන බෝල ඇඹරීම, ඇඹරීම සහ විසුරුවා හැරීම, ඉසින වියළීම, කාබන් පූර්ව ආලේපනය සහ ගණනය කිරීමේ ක්රම අනුගමනය කරන අතර, සිලිකන් නැනෝෂීට් ස්වයං-එකලස් කිරීම මගින් සාදනු ලබන සිදුරු සහිත සිලිකන් පාදක සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය සකස් කිරීම සඳහා සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී සිදුරු ප්‍රවර්ධකයින් හඳුන්වා දෙයි. CNTs. සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සරල, පරිසර හිතකාමී වන අතර අපද්‍රව්‍ය දියර හෝ අපද්‍රව්‍ය අපද්‍රව්‍ය ජනනය නොවේ. සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල කාබන් ආලේපනය පිළිබඳ බොහෝ සාහිත්‍ය වාර්තා ඇත, නමුත් ආලේපනයේ බලපෑම පිළිබඳ ගැඹුරු සාකච්ඡා කිහිපයක් තිබේ. මෙම පත්‍රිකාව කාබන් ආලේපන ක්රම දෙකක, ද්රව අවධි ආලේපනය සහ ඝන අවධි ආලේපනය, ආලේපන ආචරණය සහ සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ක්‍රියාකාරීත්වය පිළිබඳ විමර්ශනය කිරීමට කාබන් ප්‍රභවය ලෙස ඇස්ෆල්ට් භාවිතා කරයි.
1 අත්හදා බැලීම
1.1 ද්රව්ය සකස් කිරීම
සිදුරු සහිත සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය සැකසීමට ප්රධාන වශයෙන් පියවර පහක් ඇතුළත් වේ: බෝල ඇඹරීම, ඇඹරීම සහ විසුරුවා හැරීම, ඉසින වියළීම, කාබන් පූර්ව ආලේපනය සහ කාබන්කරණය. පළමුව, ආරම්භක සිලිකන් කුඩු ග්‍රෑම් 500 කිරා (ගෘහස්ථ, 99.99% සංශුද්ධතාවය), අයිසොප්‍රොපැනෝල් ග්‍රෑම් 2000 ක් එකතු කර නැනෝ පරිමාණ සිලිකන් පොහොර ලබා ගැනීම සඳහා පැය 24 ක් සඳහා 2000 r/min බෝල ඇඹරුම් වේගයකින් තෙත් බෝල ඇඹරීම සිදු කරන්න. ලබාගත් සිලිකන් පොහොර විසරණ ටැංකියකට මාරු කරනු ලබන අතර, සිලිකන් ස්කන්ධ අනුපාතය අනුව ද්රව්ය එකතු කරනු ලැබේ: මිනිරන් (ෂැංහයිහි නිෂ්පාදනය, බැටරි ශ්රේණියේ): කාබන් නැනෝ ටියුබ් (ටියැන්ජින්, බැටරි ශ්රේණියේ නිෂ්පාදනය): පොලිවිවයිල් පයිරොලිඩෝන් (නිෂ්පාදනය කරන ලදී. Tianjin හි, විශ්ලේෂණාත්මක ශ්‍රේණිය) = 40:60:1.5:2. Isopropanol ඝන අන්තර්ගතය සකස් කිරීම සඳහා භාවිතා කරන අතර ඝන අන්තර්ගතය 15% ලෙස නිර්මාණය කර ඇත. පැය 4 ක් සඳහා 3500 r / min විසරණ වේගයකින් ඇඹරීම සහ විසුරුම සිදු කරනු ලැබේ. CNT එකතු කිරීමකින් තොරව තවත් පොහොර සමූහයක් සංසන්දනය කර ඇති අතර අනෙකුත් ද්රව්ය සමාන වේ. ලබාගත් විසුරුණු පොහොර පසුව ඉසින වියළන පෝෂක ටැංකියකට මාරු කරනු ලබන අතර, ඉසින වියළීම නයිට්‍රජන්-ආරක්ෂිත වායුගෝලයක සිදු කරනු ලැබේ, ඇතුල් වීමේ සහ පිටවන උෂ්ණත්වය පිළිවෙලින් 180 සහ 90 ° C වේ. ඉන්පසු කාබන් ආලේපන වර්ග දෙකක් සංසන්දනය කරන ලදී, ඝන අවධි ආලේපනය සහ දියර අදියර ආලේපනය. ඝන අදියර ආෙල්පන ක්රමය වනුයේ: ඉසින-වියළන ලද කුඩු 20% ඇස්ෆල්ට් කුඩු සමග මිශ්ර කර ඇත (කොරියාවේ සාදන ලද, D50 5 μm වේ), යාන්ත්රික මික්සර් තුළ විනාඩි 10 ක් මිශ්ර කර ඇති අතර, ලබා ගැනීම සඳහා මිශ්ර කිරීමේ වේගය 2000 r/min වේ. පූර්ව ආලේපිත කුඩු. ද්රව අදියර ආලේපන ක්රමය නම්: ඉසින වියලන ලද කුඩු සයිලීන් ද්‍රාවණයකට (ටියැන්ජින්, විශ්ලේෂණාත්මක ශ්රේණියේ සාදන ලද) 20% ඇස්ෆල්ට් 55% ක ඝන අන්තර්ගතයකින් කුඩු තුළ දිය කර රික්තය ඒකාකාරව කලවම් කරයි. රික්තක උඳුනක 85℃ 4h සඳහා පිළිස්සීම, මිශ්ර කිරීම සඳහා යාන්ත්රික මික්සර් තුළට දමා, මිශ්ර කිරීමේ වේගය 2000 r/min වේ, සහ මිශ්ර කිරීමේ කාලය විනාඩි 10 ක් පෙර-ආලේපිත කුඩු ලබා ගනී. අවසාන වශයෙන්, පෙර-ආලේපිත කුඩු නයිට්‍රජන් වායුගෝලය යටතේ භ්‍රමණ උඳුනක 5 ° C / min තාපන වේගයකින් ගණනය කරන ලදී. එය ප්‍රථමයෙන් පැය 2ක් සඳහා 550°C ක නියත උෂ්ණත්වයක තබා, පසුව දිගටම 800°C දක්වා රත් කර පැය 2ක් නියත උෂ්ණත්වයක තබා, පසුව ස්වභාවිකව 100°C ට වඩා අඩුවෙන් සිසිල් කර සිලිකන්-කාබනයක් ලබා ගැනීම සඳහා මුදා හරින ලදී. සංයුක්ත ද්රව්ය.
1.2 චරිතකරණ ක්රම
ද්රව්යයේ අංශු ප්රමාණය ව්‍යාප්තිය අංශු ප්‍රමාණයේ පරීක්ෂකයක් භාවිතයෙන් විශ්ලේෂණය කරන ලදී (Mastersizer 2000 අනුවාදය, එක්සත් රාජධානියේ නිෂ්පාදිත). සෑම පියවරකදීම ලබාගත් කුඩු ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (Regulus8220, ජපානයේ නිෂ්පාදිත) ස්කෑන් කිරීමෙන් කුඩුවල රූප විද්‍යාව සහ ප්රමාණය පරීක්ෂා කර ඇත. ද්රව්යයේ අදියර ව්යුහය X-ray කුඩු විවර්තන විශ්ලේෂකය (D8 ADVANCE, ජර්මනියේ සාදන ලද) භාවිතයෙන් විශ්ලේෂණය කරන ලද අතර, ශක්ති වර්ණාවලිය විශ්ලේෂකය භාවිතයෙන් ද්රව්යයේ මූලද්‍රව්‍ය සංයුතිය විශ්ලේෂණය කරන ලදී. ලබාගත් සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය CR2032 ආකෘතියේ බොත්තම් අර්ධ සෛලයක් සෑදීමට භාවිතා කරන ලද අතර සිලිකන්-කාබන්: SP: CNT: CMC: SBR හි ස්කන්ධ අනුපාතය 92:2:2:1.5:2.5 විය. කවුන්ටර ඉලෙක්ට්රෝඩය ලෝහ ලිතියම් පත්රයක්, ඉලෙක්ට්රෝලය වාණිජ ඉලෙක්ට්රෝලය (ආකෘතිය 1901, කොරියාවේ සාදන ලද), Celgard 2320 ප්රාචීරය භාවිතා වේ, ආරෝපණ සහ විසර්ජන වෝල්ටීයතා පරාසය 0.005-1.5 V, ආරෝපණ සහ විසර්ජන ධාරාව 0.1 C වේ. (1C = 1A), සහ විසර්ජන කපා හැරීමේ ධාරාව 0.05 C වේ.
සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යවල ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් විමර්ශනය කිරීම සඳහා, ලැමිෙන්ටඩ් කුඩා මෘදු ඇසුරුම් බැටරි 408595 සාදන ලදී. ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය NCM811 (හූනන්, බැටරි ශ්රේණියේ සාදන ලද) භාවිතා කරන අතර සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ග්‍රැෆයිට් 8% සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය සමඟ මාත්‍රණය කර ඇත. ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ පොහොරමය සූත්රය 96% NCM811, 1.2% පොලිවයිනයිල්ඩීන් ෆ්ලෝරයිඩ් (PVDF), 2% සන්නායක කාරක SP, 0.8% CNT, සහ NMP විසරණයක් ලෙස භාවිතා කරයි; සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ පොහොරමය සූත්රය 96% සංයුක්ත සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, සහ ජලය විසරණයක් ලෙස භාවිතා කරයි. ඇවිස්සීම, ආලේපනය, රෝල් කිරීම, කැපීම, ලැමිනේෂන්, ටැබ් වෑල්ඩින්, ඇසුරුම්, ෙබ්කිං, දියර එන්නත් කිරීම, සෑදීම සහ ධාරිතාව බෙදීම, 408595 ලැමිෙන්ටඩ් කුඩා මෘදු ඇසුරුම් බැටරි 3 Ah ශ්රේණිගත ධාරිතාවකින් පසුව සකස් කරන ලදී. 0.2C, 0.5C, 1C, 2C සහ 3C හි අනුපාත කාර්ය සාධනය සහ 0.5C ආරෝපණයේ සහ 1C විසර්ජනයේ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය පරීක්ෂා කරන ලදී. ආරෝපණ සහ විසර්ජන වෝල්ටීයතා පරාසය 2.8-4.2 V, නියත ධාරාව සහ නියත වෝල්ටීයතා ආරෝපණය වන අතර කපා හැරීමේ ධාරාව 0.5C විය.
2 ප්රතිඵල සහ සාකච්ඡාව
ආරම්භක සිලිකන් කුඩු ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (SEM) ස්කෑන් කිරීම මගින් නිරීක්ෂණය කරන ලදී. රූප සටහන 1(a) හි පෙන්වා ඇති පරිදි සිලිකන් කුඩු අක්‍රමවත් ලෙස කැට සහිත අංශු ප්රමාණය 2μm ට වඩා අඩු විය. බෝල ඇඹරීමෙන් පසු, සිලිකන් කුඩු ප්රමාණය සැලකිය යුතු ලෙස 100 nm දක්වා අඩු විය [රූපය 1 (b)]. අංශු ප්රමාණය පරීක්ෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ බෝල ඇඹරීමෙන් පසු සිලිකන් කුඩු වල D50 110 nm සහ D90 175 nm බවයි. බෝල ඇඹරීමෙන් පසු සිලිකන් කුඩු වල රූප විද්‍යාව පිළිබඳ ප්‍රවේශමෙන් පරීක්ෂා කිරීමේදී පියලි සහිත ව්යුහයක් පෙන්නුම් කරයි (පිලි සහිත ව්යුහය ගොඩනැගීම පසුව හරස්කඩ SEM වෙතින් තවදුරටත් සත්‍යාපනය කෙරේ). එබැවින් අංශු ප්රමාණය පරීක්ෂාවෙන් ලබාගත් D90 දත්ත නැනෝ පත්‍රයේ දිග මානය විය යුතුය. SEM ප්රතිඵල සමඟ ඒකාබද්ධව, ලබාගත් නැනෝ පත්‍රයේ ප්රමාණය අවම වශයෙන් එක් මානයකින් ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී සිලිකන් කුඩු කැඩීමේ 150 nm හි තීරණාත්මක අගයට වඩා කුඩා බව විනිශ්චය කළ හැකිය. ස්ඵටිකරූපී සිලිකන්වල ස්ඵටික තලවල විවිධ විඝටන ශක්තීන් නිසා, සිලිකන් තලය {100} සහ {110} ස්ඵටික තලවලට වඩා අඩු විඝටන ශක්තියක් ඇත. එමනිසා, මෙම ස්ඵටික තලය බෝල ඇඹරීම මගින් වඩාත් පහසුවෙන් තුනී කර ඇති අතර, අවසානයේ පැතලි ව්යුහයක් සාදයි. පතුරු ව්යුහය ලිහිල් ව්යුහයන් සමුච්චය කිරීම සඳහා හිතකර වන අතර, සිලිකන් පරිමාව ප්රසාරණය සඳහා ඉඩකඩ වෙන් කර, ද්රව්යයේ ස්ථාවරත්වය වැඩි දියුණු කරයි.
නැනෝ-සිලිකන්, CNT සහ මිනිරන් අඩංගු පොහොර ඉසින ලද අතර, ඉසීමට පෙර සහ පසු කුඩු SEM විසින් පරීක්ෂා කරන ලදී. ප්රතිඵල රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇත. ඉසීමට පෙර එකතු කරන ලද ග්‍රැෆයිට් අනුකෘතිය 5 සිට 20 μm දක්වා වූ සාමාන්‍ය පියලි ව්‍යුහයකි [රූපය 2(a)]. මිනිරන්වල අංශු ප්‍රමාණයේ ව්‍යාප්ති පරීක්ෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ D50 15μm බවයි. ඉසීමෙන් පසු ලබා ගන්නා කුඩු වල ගෝලාකාර රූපාකාරයක් ඇත [රූපය 2 (b)], එය ඉසීමෙන් පසු මිනිරන් ආෙල්පන ස්ථරයෙන් ආලේප කර ඇති බව දැක ගත හැකිය. ඉසීමෙන් පසු කුඩු D50 26.2 μm වේ. ද්විතියික අංශුවල රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ SEM විසින් නිරීක්ෂණය කරන ලද අතර, නැනෝ ද්රව්ය මගින් සමුච්චය වූ ලිහිල් සිදුරු සහිත ව්‍යුහයක ලක්ෂණ පෙන්වයි [රූපය 2(c)]. සිදුරු සහිත ව්යුහය සමන්විත වන්නේ සිලිකන් නැනෝෂීට් සහ CNT එකිනෙක හා බැඳී ඇති [රූපය 2(d)] වලින් වන අතර පරීක්ෂණ විශේෂිත පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය (BET) 53.3 m2/g තරම් ඉහළ අගයක් ගනී. එබැවින්, ඉසීමෙන් පසු, සිලිකන් නැනෝෂීට් සහ CNT ස්වයං-එකලස් වී සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සාදයි.
සිදුරු ස්ථරය ද්රව කාබන් ආලේපනය සමඟ ප්රතිකාර කරන ලද අතර, කාබන් ආලේපන පූර්වගාමී තාරතාව සහ කාබන්කරණය එකතු කිරීමෙන් පසුව, SEM නිරීක්ෂණය සිදු කරන ලදී. ප්රතිඵල රූප සටහන 3 හි පෙන්වා ඇත. කාබන් පූර්ව-ආලේපනයෙන් පසුව, ද්විතියික අංශුවල මතුපිට සුමට වන අතර, පැහැදිලි ආලේපන තට්ටුවක් සහිත වන අතර, රූප 3 (a) සහ (b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි ආලේපනය සම්පූර්ණ වේ. කාබනීකරණයෙන් පසුව, මතුපිට ආවරණ ස්ථරය හොඳ ආලේපන තත්වයක් පවත්වා ගනී [රූපය 3 (c)]. මීට අමතරව, හරස්කඩ SEM රූපයේ තීරු හැඩැති නැනෝ අංශු [රූපය 3 (d)] පෙන්වයි, එය නැනෝෂීට් වල රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ වලට අනුරූප වන අතර, බෝල ඇඹරීමෙන් පසු සිලිකන් නැනෝෂීට් සෑදීම තවදුරටත් තහවුරු කරයි. මීට අමතරව, සමහර නැනෝ පත්‍ර අතර පිරවුම් ඇති බව රූප සටහන 3(d) පෙන්වා දෙයි. මෙයට ප්රධාන වශයෙන් හේතු වී ඇත්තේ දියර අදියර ආලේපන ක්රමය භාවිතා කිරීමයි. ඇස්ෆල්ට් ද්‍රාවණය ද්‍රව්‍යයට විනිවිද යනු ඇත, එවිට අභ්‍යන්තර සිලිකන් නැනෝෂීට් මතුපිට කාබන් ආලේපන ආරක්ෂිත තට්ටුවක් ලබා ගනී. එබැවින් ද්රව අදියර ආලේපනය භාවිතා කිරීමෙන් ද්විතියික අංශු ආෙල්පන ආචරණය ලබා ගැනීමට අමතරව ප්‍රාථමික අංශු ආලේපනයේ ද්විත්ව කාබන් ආෙල්පන ආචරණය ද ලබා ගත හැක. කාබනීකෘත කුඩු BET විසින් පරීක්ෂා කරන ලද අතර, පරීක්ෂණ ප්රතිඵලය 22.3 m2 / g.
කාබන්ඩයොක්සයිඩ් කුඩු හරස්කඩ බලශක්ති වර්ණාවලිය විශ්ලේෂණයට (EDS) ලක් කරන ලද අතර ප්රතිඵල 4 (a) හි දැක්වේ. මයික්‍රෝන ප්‍රමාණයේ හරය යනු ග්‍රැෆයිට් න්‍යාසයට අනුරූප වන C සංරචකය වන අතර පිටත ආෙල්පනය සිලිකන් සහ ඔක්සිජන් අඩංගු වේ. සිලිකන් වල ව්යුහය තවදුරටත් විමර්ශනය කිරීම සඳහා, X-ray විවර්තන (XRD) පරීක්ෂණයක් සිදු කරන ලද අතර, එහි ප්රතිඵල රූප සටහන 4(b) හි දැක්වේ. ද්රව්යය ප්රධාන වශයෙන් මිනිරන් සහ තනි-ස්ඵටික සිලිකන් වලින් සමන්විත වන අතර, පැහැදිලි සිලිකන් ඔක්සයිඩ් ලක්ෂණ නොමැතිව, බලශක්ති වර්ණාවලියේ පරීක්ෂණයේ ඔක්සිජන් සංරචකය ප්රධාන වශයෙන් සිලිකන් මතුපිට ස්වභාවික ඔක්සිකරණයෙන් ලැබෙන බව පෙන්නුම් කරයි. සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය S1 ලෙස සටහන් වේ.
සකස් කරන ලද සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය S1 බොත්තම් ආකාරයේ අර්ධ සෛල නිෂ්පාදනයට සහ ආරෝපණ-විසර්ජන පරීක්ෂණවලට ලක් කරන ලදී. පළමු ආරෝපණ-විසර්ජන වක්රය රූප සටහන 5 හි පෙන්වා ඇත. ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි නිශ්චිත ධාරිතාව 1000.8 mAh/g වන අතර පළමු චක්ර කාර්යක්ෂමතාව 93.9% තරම් ඉහළ අගයක් ගනී, එය පෙර රහිත බොහෝ සිලිකන් පාදක ද්රව්යවල පළමු කාර්යක්ෂමතාවයට වඩා වැඩිය. ලිතියේෂන් සාහිත්‍යයේ වාර්තා වේ. ඉහළ පළමු කාර්යක්ෂමතාවයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සකස් කරන ලද සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය ඉහළ ස්ථාවරත්වයක් ඇති බවයි. සිලිකන්-කාබන් ද්රව්යවල ස්ථායීතාවයට සිදුරු සහිත ව්යුහය, සන්නායක ජාලය සහ කාබන් ආලේපනයේ බලපෑම තහවුරු කිරීම සඳහා, CNT එකතු නොකර සහ ප්‍රාථමික කාබන් ආලේපනයකින් තොරව සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය වර්ග දෙකක් සකස් කරන ලදී.
CNT එකතු නොකර සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යයේ කාබනීකෘත කුඩු වල රූප විද්‍යාව රූප සටහන 6 හි පෙන්වා ඇත. ද්රව අදියර ආලේපනය සහ කාබන්කරණයෙන් පසුව, රූප සටහන 6 (a) හි ද්විතියික අංශු මතුපිට ආෙල්පන තට්ටුවක් පැහැදිලිව දැකගත හැකිය. කාබනීකෘත ද්රව්යයේ හරස්කඩ SEM රූපය 6 (b) හි දැක්වේ. සිලිකන් නැනෝ තහඩු ගොඩගැසීම සිදුරු සහිත ලක්ෂණ ඇති අතර BET පරීක්ෂණය 16.6 m2/g වේ. කෙසේ වෙතත්, CNT සමඟ සසඳන විට [රූපය 3(d) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, එහි කාබනීකෘත කුඩු වල BET පරීක්ෂණය 22.3 m2/g වේ], අභ්‍යන්තර නැනෝ-සිලිකන් ස්ටැකිං ඝනත්වය වැඩි වන අතර, CNT එකතු කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි බව පෙන්නුම් කරයි. සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සෑදීම. මීට අමතරව, ද්රව්යය CNT විසින් ඉදිකරන ලද ත්රිමාණ සන්නායක ජාලයක් නොමැත. සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය S2 ලෙස සටහන් වේ.
ඝන-අදියර කාබන් ආලේපනය මගින් සකස් කරන ලද සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යයේ රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ රූප සටහන 7 හි දැක්වේ. රූප සටහන 7(b) පෙන්නුම් කරන්නේ නැනෝ පත්‍රවල රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ වලට අනුරූප වන හරස්කඩයේ තීරු හැඩැති නැනෝ අංශු ඇති බවයි. නැනෝ තහඩු සමුච්චය වීම සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සාදයි. ඝන-අදියර කාබන් ආලේපනය සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සහිත කාබන් ආලේපන තට්ටුවක් පමණක් සාදන අතර සිලිකන් නැනෝෂීට් සඳහා අභ්‍යන්තර ආලේපන තට්ටුවක් නොමැති බව පෙන්නුම් කරමින් අභ්‍යන්තර නැනෝ පත්‍රවල මතුපිට පැහැදිලි පිරවුමක් නොමැත. මෙම සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යය S3 ලෙස සටහන් වේ.
බොත්තම් ආකාරයේ අර්ධ සෛල ආරෝපණය සහ විසර්ජන පරීක්ෂණය S2 සහ S3 මත පවත්වන ලදී. S2 හි නිශ්චිත ධාරිතාව සහ පළමු කාර්යක්ෂමතාව පිළිවෙලින් 1120.2 mAh/g සහ 84.8% වූ අතර S3 හි නිශ්චිත ධාරිතාව සහ පළමු කාර්යක්ෂමතාව 882.5 mAh/g සහ 82.9% විය. ඝන-අදියර ආලේපිත S3 නියැදියේ නිශ්චිත ධාරිතාව සහ පළමු කාර්යක්ෂමතාව අවම වූ අතර, සිදුරු සහිත ව්‍යුහයේ කාබන් ආලේපනය පමණක් සිදු කර ඇති බවත්, අභ්‍යන්තර සිලිකන් නැනෝෂීට් වල කාබන් ආලේපනය සිදු නොකළ බවත්, එය සම්පූර්ණ ක්‍රීඩාවක් ලබා දිය නොහැකි බවත්ය. සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යයේ නිශ්චිත ධාරිතාවට සහ සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යයේ මතුපිට ආරක්ෂා කිරීමට නොහැකි විය. CNT නොමැතිව S2 නියැදියේ පළමු කාර්යක්ෂමතාවය CNT අඩංගු සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්‍රව්‍යයට වඩා අඩු වූ අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ හොඳ ආෙල්පන ස්ථරයක පදනම මත සන්නායක ජාලය සහ සිදුරු සහිත ව්යුහය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා හිතකර බවයි. සිලිකන්-කාබන් ද්රව්යයේ ආරෝපණ හා විසර්ජන කාර්යක්ෂමතාවයේ.
S1 සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය අනුපාත කාර්ය සාධනය සහ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා කුඩා මෘදු ඇසුරුම් සම්පූර්ණ බැටරියක් සෑදීමට භාවිතා කරන ලදී. විසර්ජන අනුපාතය වක්රය රූප සටහන 8 (a) හි දැක්වේ. 0.2C, 0.5C, 1C, 2C සහ 3C හි විසර්ජන ධාරිතාව පිළිවෙලින් 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 සහ 1.021 Ah වේ. 1C විසර්ජන අනුපාතය 98.3% තරම් ඉහළ අගයක් ගනී, නමුත් 2C විසර්ජන අනුපාතය 73.3% දක්වා පහත වැටේ, සහ 3C විසර්ජන අනුපාතය තවදුරටත් 34.4% දක්වා පහත වැටේ. සිලිකන් සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ හුවමාරු කණ්ඩායමට සම්බන්ධ වීමට, කරුණාකර WeChat: shimobang එක් කරන්න. ආරෝපණ අනුපාතය අනුව, 0.2C, 0.5C, 1C, 2C සහ 3C ආරෝපණ ධාරිතාවයන් පිළිවෙලින් 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 සහ 2.289 Ah වේ. 1C ආරෝපණ අනුපාතය 96.7% වන අතර 2C ආරෝපණ අනුපාතය තවමත් 84.3% දක්වා ළඟා වේ. කෙසේ වෙතත්, රූප සටහන 8(b) හි ආරෝපණ වක්රය නිරීක්ෂණය කරන විට, 2C ආරෝපණ වේදිකාව 1C ආරෝපණ වේදිකාවට වඩා සැලකිය යුතු තරම් විශාල වන අතර, එහි නියත වෝල්ටීයතා ආරෝපණ ධාරිතාව බොහෝ (55%) සඳහා වගකියන, 2C නැවත ආරෝපණය කළ හැකි බැටරියේ ධ්‍රැවීකරණය බව පෙන්නුම් කරයි. දැනටමත් ඉතා විශාලයි. සිලිකන්-කාබන් ද්රව්ය 1C හි හොඳ ආරෝපණ සහ විසර්ජන කාර්ය සාධනයක් ඇත, නමුත් ඉහළ අනුපාත කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීම සඳහා ද්රව්යයේ ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ යුතුය. රූප සටහන 9 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, චක්ර 450 කට පසුව, ධාරිතා රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය 78%, හොඳ චක්‍රීය කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි.
චක්‍රයට පෙර සහ පසු ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ මතුපිට තත්ත්වය SEM මගින් විමර්ශනය කරන ලද අතර එහි ප්රතිඵල රූප සටහන 10 හි පෙන්වා ඇත. චක්‍රයට පෙර මිනිරන් සහ සිලිකන්-කාබන් ද්රව්යවල මතුපිට පැහැදිලිය [Figure 10(a)]; චක්‍රයෙන් පසුව, ඝන SEI පටලයක් වන මතුපිට [Figure 10(b)] මත ආලේපන තට්ටුවක් පැහැදිලිවම ජනනය වේ. SEI පටල රළුබව සක්‍රීය ලිතියම් පරිභෝජනය ඉහළ මට්ටමක පවතින අතර එය චක්‍රයේ ක්‍රියාකාරීත්වයට හිතකර නොවේ. එබැවින්, සුමට SEI පටලයක් සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කිරීම (කෘතිම SEI පටල ඉදිකිරීම, සුදුසු ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ආකලන එකතු කිරීම යනාදිය) චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකිය. චක්‍රයෙන් පසු සිලිකන්-කාබන් අංශුවල හරස්කඩ SEM නිරීක්ෂණය [රූපය 10(c)] පෙන්නුම් කරන්නේ මුල් තීරු හැඩැති සිලිකන් නැනෝ අංශු රළු වී ඇති අතර සිදුරු සහිත ව්යුහය මූලික වශයෙන් ඉවත් කර ඇති බවයි. මෙය ප්රධාන වශයෙන් සිදුවන්නේ චක්‍රය තුළ සිලිකන්-කාබන් ද්රව්යයේ අඛණ්ඩ පරිමාව ප්රසාරණය සහ හැකිලීමයි. එබැවින් සිලිකන් පාදක ද්රව්යයේ පරිමාව ප්රසාරණය සඳහා ප්‍රමාණවත් ස්වාරක්ෂක ඉඩක් සැපයීම සඳහා සිදුරු සහිත ව්යුහය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ යුතුය.
3 නිගමනය
සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල පරිමාව ප්රසාරණය, දුර්වල සන්නායකතාවය සහ දුර්වල අතුරු මුහුණත් ස්ථායීතාවය මත පදනම්ව, මෙම පත්‍රිකාව ඉලක්කගත වැඩිදියුණු කිරීම් සිදු කරයි, සිලිකන් නැනෝෂීට් වල රූප විද්‍යාව හැඩගැස්වීම, සිදුරු සහිත ව්යුහය ගොඩනැගීම, සන්නායක ජාල ඉදිකිරීම සහ සම්පූර්ණ ද්විතියික අංශුවල සම්පූර්ණ කාබන් ආලේපනය. , සමස්තයක් ලෙස සිලිකන් මත පදනම් වූ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ස්ථාවරත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා. සිලිකන් නැනෝෂීට් සමුච්චය වීම සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සෑදිය හැක. CNT හඳුන්වාදීම මගින් සිදුරු සහිත ව්යුහයක් ගොඩනැගීම තවදුරටත් ප්‍රවර්ධනය කරනු ඇත. ද්රව අවධි ආලේපනය මගින් සකස් කරන ලද සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්ය ඝන අවධි ආලේපනය මගින් සකස් කරන ලද වඩා ද්විත්ව කාබන් ආලේපන බලපෑමක් ඇති අතර, ඉහළ නිශ්චිත ධාරිතාවක් සහ පළමු කාර්යක්ෂමතාව පෙන්නුම් කරයි. මීට අමතරව, CNT අඩංගු සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යයේ ප්‍රථම කාර්යක්ෂමතාව CNT නොමැතිව වඩා වැඩි වන අතර, එයට ප්රධාන වශයෙන් හේතු වී ඇත්තේ සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල පරිමාව ප්රසාරණය වීම සමනය කිරීමට සිදුරු සහිත ව්‍යුහයේ ඇති හැකියාව ඉහළ මට්ටමක පැවතීමයි. CNT හඳුන්වාදීම මගින් ත්රිමාණ සන්නායක ජාලයක් ගොඩනඟා, සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්යවල සන්නායකතාව වැඩි දියුණු කිරීම සහ 1C හි හොඳ අනුපාත කාර්ය සාධනයක් පෙන්වනු ඇත; සහ ද්රව්යය හොඳ චක්ර කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි. කෙසේ වෙතත්, සිලිකන් පරිමාව ප්රසාරණය කිරීම සඳහා ප්‍රමාණවත් ස්වාරක්ෂක ඉඩක් සැපයීමට සහ සිනිඳු සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කිරීමට ද්රව්යයේ සිදුරු සහිත ව්යුහය තවදුරටත් ශක්තිමත් කළ යුතුය.සහ සිලිකන්-කාබන් සංයුක්ත ද්රව්යයේ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ඝන SEI පටලයක්.
අපි ඔක්සිකරණය, විසරණය සහ ඇනීම වැනි වේෆර් සැකසීමේදී බහුලව භාවිතා වන ඉහළ සංශුද්ධ මිනිරන් සහ සිලිකන් කාබයිඩ් නිෂ්පාදන ද සපයන්නෙමු.
වැඩිදුර සාකච්ඡාවක් සඳහා අප වෙත පැමිණීමට ලොව පුරා සිටින ඕනෑම පාරිභෝගිකයෙකු සාදරයෙන් පිළිගනිමු!
https://www.vet-china.com/
පසු කාලය: නොවැම්බර්-13-2024