நுண்ணிய சிலிக்கான் கார்பன் கலவைப் பொருட்களின் தயாரிப்பு மற்றும் செயல்திறன் மேம்பாடு

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் முக்கியமாக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியின் திசையில் உருவாகின்றன. அறை வெப்பநிலையில், 3572 mAh/g வரையிலான ஒரு குறிப்பிட்ட திறன் கொண்ட லித்தியம் நிறைந்த தயாரிப்பு Li3.75Si கட்டத்தை உற்பத்தி செய்ய லித்தியத்துடன் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனை பொருட்கள் அலாய், இது கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை 372 இன் தத்துவார்த்த குறிப்பிட்ட திறனை விட அதிகமாக உள்ளது. mAh/g. இருப்பினும், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் மீண்டும் மீண்டும் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றும் செயல்பாட்டின் போது, ​​Si மற்றும் Li3.75Si இன் கட்ட மாற்றம் மிகப்பெரிய அளவு விரிவாக்கத்தை (சுமார் 300%) உருவாக்கலாம், இது மின்முனைப் பொருட்களின் கட்டமைப்பு தூள் மற்றும் தொடர்ச்சியான உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும். SEI படம், மற்றும் இறுதியாக திறன் வேகமாக குறைய காரணமாகிறது. இந்தத் தொழில் முக்கியமாக சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் நானோ அளவு, கார்பன் பூச்சு, துளை உருவாக்கம் மற்றும் பிற தொழில்நுட்பங்கள் மூலம் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பேட்டரிகளின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

கார்பன் பொருட்கள் நல்ல கடத்துத்திறன், குறைந்த விலை மற்றும் பரந்த ஆதாரங்களைக் கொண்டுள்ளன. அவை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் கடத்துத்திறன் மற்றும் மேற்பரப்பு நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தலாம். சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைகளுக்கு செயல்திறன் மேம்படுத்தும் சேர்க்கைகளாக அவை முன்னுரிமையாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சிலிக்கான்-கார்பன் பொருட்கள் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைகளின் முக்கிய வளர்ச்சி திசையாகும். கார்பன் பூச்சு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் மேற்பரப்பு நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தலாம், ஆனால் சிலிக்கான் தொகுதி விரிவாக்கத்தைத் தடுக்கும் அதன் திறன் பொதுவானது மற்றும் சிலிக்கான் தொகுதி விரிவாக்கத்தின் சிக்கலை தீர்க்க முடியாது. எனவே, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த, நுண்துளை கட்டமைப்புகள் கட்டப்பட வேண்டும். பந்து அரைப்பது என்பது நானோ பொருட்களை தயாரிப்பதற்கான ஒரு தொழில்மயமாக்கப்பட்ட முறையாகும். கலவைப் பொருளின் வடிவமைப்புத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப பந்து அரைப்பதன் மூலம் பெறப்பட்ட குழம்பில் வெவ்வேறு சேர்க்கைகள் அல்லது பொருள் கூறுகளைச் சேர்க்கலாம். குழம்பு பல்வேறு குழம்புகள் மூலம் சமமாக சிதறடிக்கப்பட்டு தெளிக்கப்பட்டு உலர்த்தப்படுகிறது. உடனடியாக உலர்த்தும் செயல்பாட்டின் போது, ​​குழம்பில் உள்ள நானோ துகள்கள் மற்றும் பிற கூறுகள் தன்னிச்சையாக நுண்துளை கட்டமைப்பு பண்புகளை உருவாக்கும். இந்தத் தாள் தொழில்மயமான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பந்து அரைத்தல் மற்றும் நுண்ணிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களைத் தயாரிக்க ஸ்ப்ரே உலர்த்தும் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.

சிலிக்கான் நானோ பொருட்களின் உருவவியல் மற்றும் விநியோக பண்புகளை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம். தற்போது, ​​சிலிக்கான் நானோரோடுகள், நுண்துளை கிராஃபைட் உட்பொதிக்கப்பட்ட நானோசிலிக்கான், கார்பன் கோளங்களில் விநியோகிக்கப்படும் நானோசிலிகான், சிலிக்கான்/கிராபெனின் வரிசை நுண்துளை கட்டமைப்புகள் போன்ற பல்வேறு உருவமைப்புகள் மற்றும் விநியோக பண்புகள் கொண்ட சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்கள் தயாரிக்கப்பட்டுள்ளன. , நானோஷீட்கள் வால்யூம் விரிவாக்கத்தால் ஏற்படும் நசுக்கும் பிரச்சனையை சிறப்பாக அடக்க முடியும், மற்றும் பொருள் அதிக சுருக்க அடர்த்தி கொண்டது. நானோஷீட்களின் ஒழுங்கற்ற அடுக்கையும் ஒரு நுண்துளை அமைப்பை உருவாக்கலாம். சிலிக்கான் எதிர்மறை மின்முனை பரிமாற்றக் குழுவில் சேர. சிலிக்கான் பொருட்களின் தொகுதி விரிவாக்கத்திற்கான இடையக இடத்தை வழங்கவும். கார்பன் நானோகுழாய்களின் (சிஎன்டி) அறிமுகம் பொருளின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், அதன் ஒரு பரிமாண உருவவியல் பண்புகள் காரணமாக பொருளின் நுண்துளை கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதை ஊக்குவிக்கிறது. சிலிக்கான் நானோஷீட்கள் மற்றும் சிஎன்டிகளால் கட்டப்பட்ட நுண்துளை கட்டமைப்புகள் பற்றிய அறிக்கைகள் எதுவும் இல்லை. இந்தத் தாள் தொழில்துறையில் பொருந்தக்கூடிய பந்து அரைத்தல், அரைத்தல் மற்றும் சிதறல், தெளித்தல் உலர்த்துதல், கார்பன் முன் பூச்சு மற்றும் கணக்கிடுதல் முறைகளை ஏற்றுக்கொள்கிறது, மேலும் சிலிக்கான் நானோஷீட்களின் சுய-அசெம்பிளின் மூலம் உருவாகும் நுண்ணிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களைத் தயாரிப்பதற்கான தயாரிப்பு செயல்பாட்டில் நுண்ணிய ஊக்குவிப்பாளர்களை அறிமுகப்படுத்துகிறது. CNTகள். தயாரிப்பு செயல்முறை எளிமையானது, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்தது, மேலும் கழிவு திரவம் அல்லது கழிவு எச்சம் உருவாகாது. சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் கார்பன் பூச்சு பற்றிய பல இலக்கிய அறிக்கைகள் உள்ளன, ஆனால் பூச்சுகளின் விளைவு குறித்து சில ஆழமான விவாதங்கள் உள்ளன. இரண்டு கார்பன் பூச்சு முறைகள், திரவ கட்ட பூச்சு மற்றும் திட கட்ட பூச்சு, பூச்சு விளைவு மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனை பொருட்களின் செயல்திறன் ஆகியவற்றின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்ய நிலக்கீலை கார்பன் மூலமாக இந்த தாள் பயன்படுத்துகிறது.

1 பரிசோதனை

1.1 பொருள் தயாரித்தல்

நுண்ணிய சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருட்களின் தயாரிப்பில் முக்கியமாக ஐந்து படிகள் அடங்கும்: பந்து அரைத்தல், அரைத்தல் மற்றும் சிதறல், தெளித்தல் உலர்த்துதல், கார்பன் முன் பூச்சு மற்றும் கார்பனைசேஷன். முதலில், 500 கிராம் ஆரம்ப சிலிக்கான் தூள் (உள்நாட்டு, 99.99% தூய்மை), 2000 கிராம் ஐசோப்ரோபனோலைச் சேர்த்து, நானோ அளவிலான சிலிக்கான் குழம்பைப் பெற 24 மணிநேரத்திற்கு 2000 r/min என்ற பந்து அரைக்கும் வேகத்தில் ஈரமான பந்து அரைக்க வேண்டும். பெறப்பட்ட சிலிக்கான் குழம்பு ஒரு சிதறல் பரிமாற்ற தொட்டிக்கு மாற்றப்படுகிறது, மேலும் சிலிக்கானின் வெகுஜன விகிதத்தின்படி பொருட்கள் சேர்க்கப்படுகின்றன: கிராஃபைட் (ஷாங்காயில் தயாரிக்கப்பட்டது, பேட்டரி தரம்): கார்பன் நானோகுழாய்கள் (தியான்ஜினில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டது, பேட்டரி தரம்): பாலிவினைல் பைரோலிடோன் (உற்பத்தி செய்யப்பட்டது) தியான்ஜினில், பகுப்பாய்வு தரம்) = 40:60:1.5:2. ஐசோப்ரோபனோல் திடமான உள்ளடக்கத்தை சரிசெய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் திடமான உள்ளடக்கம் 15% ஆக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. அரைத்தல் மற்றும் சிதறல் 4 மணிநேரத்திற்கு 3500 ஆர் / நிமிடம் சிதறல் வேகத்தில் செய்யப்படுகிறது. CNT களைச் சேர்க்காமல் குழம்புகளின் மற்றொரு குழு ஒப்பிடப்படுகிறது, மற்ற பொருட்களும் ஒரே மாதிரியானவை. பெறப்பட்ட சிதறிய குழம்பு பின்னர் ஒரு ஸ்ப்ரே உலர்த்தும் உணவு தொட்டிக்கு மாற்றப்படுகிறது, மேலும் ஸ்ப்ரே உலர்த்துதல் நைட்ரஜன்-பாதுகாக்கப்பட்ட வளிமண்டலத்தில் செய்யப்படுகிறது, நுழைவாயில் மற்றும் கடையின் வெப்பநிலை முறையே 180 மற்றும் 90 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும். பின்னர் இரண்டு வகையான கார்பன் பூச்சுகள் ஒப்பிடப்பட்டன, திட கட்ட பூச்சு மற்றும் திரவ கட்ட பூச்சு. திட கட்ட பூச்சு முறை: ஸ்ப்ரே-உலர்ந்த தூள் 20% நிலக்கீல் தூளுடன் (கொரியாவில் தயாரிக்கப்பட்டது, D50 என்பது 5 μm), இயந்திர கலவையில் 10 நிமிடம் கலக்கப்படுகிறது, மேலும் கலவை வேகம் 2000 r/min ஆகும். முன் பூசிய தூள். திரவ கட்ட பூச்சு முறை: ஸ்ப்ரே-உலர்ந்த தூள் சைலீன் கரைசலில் (தியான்ஜினில் தயாரிக்கப்பட்டது, பகுப்பாய்வு தரத்தில்) சேர்க்கப்படுகிறது, இதில் 20% நிலக்கீல் 55% திடமான உள்ளடக்கத்தில் தூளில் கரைக்கப்பட்டு, வெற்றிடத்தை சமமாக கிளறவும். 85℃ இல் வெற்றிட அடுப்பில் 4 மணிநேரத்திற்கு சுட்டுக்கொள்ளவும், ஒரு மெக்கானிக்கல் மிக்சியில் கலக்கவும், கலவை வேகம் 2000 r/min, மற்றும் கலவை நேரம் 10 நிமிடம் முன் பூசப்பட்ட தூள் பெற. இறுதியாக, முன் பூசப்பட்ட தூள் ஒரு ரோட்டரி சூளையில் நைட்ரஜன் வளிமண்டலத்தின் கீழ் 5 ° C/min என்ற வெப்ப விகிதத்தில் கணக்கிடப்பட்டது. இது முதலில் 2 மணிநேரத்திற்கு 550 டிகிரி செல்சியஸ் நிலையான வெப்பநிலையில் வைக்கப்பட்டது, பின்னர் தொடர்ந்து 800 டிகிரி செல்சியஸ் வரை சூடுபடுத்தப்பட்டு 2 மணிநேரத்திற்கு நிலையான வெப்பநிலையில் வைக்கப்பட்டது, பின்னர் இயற்கையாகவே 100 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குளிர்விக்கப்பட்டு சிலிக்கான்-கார்பனைப் பெற வெளியேற்றப்பட்டது. கலப்பு பொருள்.

1.2 குணாதிசய முறைகள்

பொருளின் துகள் அளவு விநியோகம் ஒரு துகள் அளவு சோதனையாளரைப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது (மாஸ்டர்சைசர் 2000 பதிப்பு, இங்கிலாந்தில் தயாரிக்கப்பட்டது). ஒவ்வொரு படியிலும் பெறப்பட்ட பொடிகள், பொடிகளின் உருவவியல் மற்றும் அளவை ஆய்வு செய்ய எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (Regulus8220, ஜப்பானில் தயாரிக்கப்பட்டது) ஸ்கேன் செய்து சோதிக்கப்பட்டது. பொருளின் கட்ட அமைப்பு X-ray தூள் டிஃப்ராக்ஷன் அனலைசர் (D8 ADVANCE, ஜெர்மனியில் தயாரிக்கப்பட்டது) பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது, மேலும் ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் பகுப்பாய்வியைப் பயன்படுத்தி பொருளின் அடிப்படை கலவை பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. பெறப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருள் CR2032 மாதிரியின் பொத்தான் அரை-கலத்தை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் சிலிக்கான்-கார்பனின் நிறை விகிதம்: SP: CNT: CMC: SBR 92:2:2:1.5:2.5. எதிர் மின்முனை ஒரு உலோக லித்தியம் தாள், எலக்ட்ரோலைட் ஒரு வணிக எலக்ட்ரோலைட் (மாடல் 1901, கொரியாவில் தயாரிக்கப்பட்டது), செல்கார்ட் 2320 உதரவிதானம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் வோல்டேஜ் வரம்பு 0.005-1.5 V, சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் மின்னோட்டம் 0.1 சி. (1C = 1A), மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் கட்-ஆஃப் மின்னோட்டம் 0.05 C ஆகும்.

சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருட்களின் செயல்திறனை மேலும் ஆராய்வதற்காக, லேமினேட் செய்யப்பட்ட சிறிய மென்மையான-பேக் பேட்டரி 408595 செய்யப்பட்டது. நேர்மறை மின்முனையானது NCM811 ஐப் பயன்படுத்துகிறது (ஹுனானில் தயாரிக்கப்பட்டது, பேட்டரி தரம்), மற்றும் எதிர்மறை மின்முனை கிராஃபைட் 8% சிலிக்கான்-கார்பன் பொருளுடன் டோப் செய்யப்படுகிறது. நேர்மறை மின்முனை குழம்பு சூத்திரம் 96% NCM811, 1.2% பாலிவினைலைடின் ஃவுளூரைடு (PVDF), 2% கடத்தும் முகவர் SP, 0.8% CNT, மற்றும் NMP ஒரு சிதறலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது; எதிர்மறை மின்முனை குழம்பு சூத்திரம் 96% கலப்பு எதிர்மறை மின்முனை பொருள், 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, மற்றும் நீர் ஒரு சிதறல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கிளறி, பூச்சு, உருட்டுதல், வெட்டுதல், லேமினேஷன், டேப் வெல்டிங், பேக்கேஜிங், பேக்கிங், திரவ ஊசி, உருவாக்கம் மற்றும் திறன் பிரிவு, 408595 லேமினேட் சிறிய சாஃப்ட் பேக் பேட்டரிகள் 3 Ah என மதிப்பிடப்பட்ட திறன் கொண்டவை தயாரிக்கப்பட்டன. 0.2C, 0.5C, 1C, 2C மற்றும் 3C இன் வீத செயல்திறன் மற்றும் 0.5C சார்ஜ் மற்றும் 1C வெளியேற்றத்தின் சுழற்சி செயல்திறன் ஆகியவை சோதிக்கப்பட்டன. சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் வோல்டேஜ் வரம்பு 2.8-4.2 வி, நிலையான மின்னோட்டம் மற்றும் நிலையான மின்னழுத்தம் சார்ஜிங், மற்றும் கட்-ஆஃப் மின்னோட்டம் 0.5 சி.

2 முடிவுகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்

எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியை (SEM) ஸ்கேன் செய்வதன் மூலம் ஆரம்ப சிலிக்கான் தூள் கவனிக்கப்பட்டது. படம் 1(a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிலிக்கான் பவுடர் 2μm க்கும் குறைவான துகள் அளவுடன் ஒழுங்கற்ற சிறுமணியாக இருந்தது. பந்து அரைத்த பிறகு, சிலிக்கான் தூளின் அளவு கணிசமாக சுமார் 100 nm ஆக குறைக்கப்பட்டது [படம் 1(b)]. துகள் அளவு சோதனை, பந்து அரைத்த பிறகு சிலிக்கான் பவுடரின் D50 110 nm ஆகவும், D90 175 nm ஆகவும் இருந்தது. பந்து அரைத்த பிறகு சிலிக்கான் பவுடரின் உருவ அமைப்பை கவனமாக ஆய்வு செய்வது, ஒரு மெல்லிய அமைப்பைக் காட்டுகிறது. எனவே, துகள் அளவு சோதனையிலிருந்து பெறப்பட்ட D90 தரவு நானோஷீட்டின் நீள பரிமாணமாக இருக்க வேண்டும். SEM முடிவுகளுடன் இணைந்து, பெறப்பட்ட நானோஷீட்டின் அளவு குறைந்தபட்சம் ஒரு பரிமாணத்தில் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது சிலிக்கான் பவுடர் உடைந்த 150 nm இன் முக்கியமான மதிப்பை விட சிறியது என்று தீர்மானிக்க முடியும். படிக சிலிக்கானின் படிகத் தளங்களின் வெவ்வேறு விலகல் ஆற்றல்கள் காரணமாக செதில்களாக உருவவியல் உருவாகிறது, அவற்றில் சிலிக்கானின் {111} விமானம் {100} மற்றும் {110} படிக விமானங்களை விட குறைவான விலகல் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, இந்த படிக விமானம் பந்து அரைப்பதன் மூலம் மிகவும் எளிதாக மெல்லியதாகி, இறுதியாக ஒரு மெல்லிய அமைப்பை உருவாக்குகிறது. தளர்வான கட்டமைப்புகளின் குவிப்புக்கு ஏற்றது, சிலிக்கானின் தொகுதி விரிவாக்கத்திற்கான இடத்தை ஒதுக்குகிறது மற்றும் பொருளின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

நானோ-சிலிக்கான், சிஎன்டி மற்றும் கிராஃபைட் கொண்ட குழம்பு தெளிக்கப்பட்டது, மேலும் தெளிப்பதற்கு முன்னும் பின்னும் தூள் SEM ஆல் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. முடிவுகள் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. தெளிப்பதற்கு முன் சேர்க்கப்பட்ட கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் 5 முதல் 20 மைக்ரான் அளவு கொண்ட ஒரு பொதுவான செதில் அமைப்பாகும் [படம் 2(a)]. கிராஃபைட்டின் துகள் அளவு விநியோக சோதனை D50 15μm என்பதைக் காட்டுகிறது. தெளித்த பிறகு கிடைக்கும் தூள் ஒரு கோள வடிவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது [படம் 2(b)], மேலும் கிராஃபைட் தெளித்த பிறகு பூச்சு அடுக்கு மூலம் பூசப்பட்டிருப்பதைக் காணலாம். தெளித்த பிறகு தூளின் D50 26.2 μm ஆகும். இரண்டாம் நிலை துகள்களின் உருவவியல் பண்புகள் SEM ஆல் கவனிக்கப்பட்டது, இது நானோ பொருட்களால் திரட்டப்பட்ட ஒரு தளர்வான நுண்துளை கட்டமைப்பின் பண்புகளைக் காட்டுகிறது [படம் 2(c)]. நுண்துளை அமைப்பு சிலிக்கான் நானோஷீட்கள் மற்றும் CNTகள் ஒன்றோடொன்று பின்னிப் பிணைந்துள்ளது [படம் 2(d)], மற்றும் சோதனை குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பகுதி (BET) 53.3 m2/g வரை அதிகமாக உள்ளது. எனவே, தெளித்த பிறகு, சிலிக்கான் நானோஷீட்கள் மற்றும் CNTகள் ஒரு நுண்துளை அமைப்பை உருவாக்க சுய-அசெம்பிள் ஆகும்.

நுண்ணிய அடுக்கு திரவ கார்பன் பூச்சுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டது, மேலும் கார்பன் பூச்சு முன்னோடி சுருதி மற்றும் கார்பனைசேஷனைச் சேர்த்த பிறகு, SEM கண்காணிப்பு மேற்கொள்ளப்பட்டது. முடிவுகள் படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. கார்பன் முன்-பூச்சுக்குப் பிறகு, இரண்டாம் நிலை துகள்களின் மேற்பரப்பு மென்மையானது, வெளிப்படையான பூச்சு அடுக்குடன், மற்றும் பூச்சு முழுமையடைகிறது, படம் 3(a) மற்றும் (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கார்பனேற்றத்திற்குப் பிறகு, மேற்பரப்பு பூச்சு அடுக்கு ஒரு நல்ல பூச்சு நிலையை பராமரிக்கிறது [படம் 3(c)]. கூடுதலாக, குறுக்கு வெட்டு SEM படம் துண்டு வடிவ நானோ துகள்களைக் காட்டுகிறது [படம் 3(d)], இது நானோஷீட்களின் உருவவியல் பண்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது, மேலும் பந்து அரைத்த பிறகு சிலிக்கான் நானோஷீட்கள் உருவாவதை மேலும் சரிபார்க்கிறது. கூடுதலாக, சில நானோஷீட்களுக்கு இடையே நிரப்பிகள் இருப்பதை படம் 3(d) காட்டுகிறது. இது முக்கியமாக திரவ கட்ட பூச்சு முறையின் பயன்பாடு காரணமாகும். நிலக்கீல் கரைசல் பொருளுக்குள் ஊடுருவி, உள் சிலிக்கான் நானோஷீட்களின் மேற்பரப்பு கார்பன் பூச்சு பாதுகாப்பு அடுக்கைப் பெறுகிறது. எனவே, திரவ நிலை பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இரண்டாம் நிலை துகள் பூச்சு விளைவைப் பெறுவதுடன், முதன்மை துகள் பூச்சுகளின் இரட்டை கார்பன் பூச்சு விளைவையும் பெறலாம். கார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட தூள் BET ஆல் சோதிக்கப்பட்டது, மேலும் சோதனை முடிவு 22.3 m2/g ஆகும்.

கார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட தூள் குறுக்கு வெட்டு ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் பகுப்பாய்வு (EDS) க்கு உட்படுத்தப்பட்டது, மேலும் முடிவுகள் படம் 4 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. மைக்ரான் அளவிலான மையமானது கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸுடன் தொடர்புடைய C கூறு ஆகும், மேலும் வெளிப்புற பூச்சு சிலிக்கான் மற்றும் ஆக்ஸிஜனைக் கொண்டுள்ளது. சிலிக்கானின் கட்டமைப்பை மேலும் ஆராய, ஒரு எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் (XRD) சோதனை செய்யப்பட்டது, அதன் முடிவுகள் படம் 4(b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. பொருள் முக்கியமாக கிராஃபைட் மற்றும் ஒற்றை-படிக சிலிக்கான் கொண்டது, வெளிப்படையான சிலிக்கான் ஆக்சைடு பண்புகள் இல்லை, ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் சோதனையின் ஆக்ஸிஜன் கூறு முக்கியமாக சிலிக்கான் மேற்பரப்பின் இயற்கையான ஆக்சிஜனேற்றத்திலிருந்து வருகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருள் S1 ஆகப் பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளது.

தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் பொருள் S1 பொத்தான்-வகை அரை-செல் உற்பத்தி மற்றும் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சோதனைகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. முதல் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் வளைவு படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. மீளக்கூடிய குறிப்பிட்ட திறன் 1000.8 mAh/g ஆகும், மேலும் முதல் சுழற்சி செயல்திறன் 93.9% வரை அதிகமாக உள்ளது, இது முன் இல்லாத பெரும்பாலான சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் முதல் செயல்திறனை விட அதிகமாகும். லித்தியேஷன் இலக்கியத்தில் பதிவாகியுள்ளது. தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருள் அதிக நிலைப்புத்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதை உயர் முதல் செயல்திறன் குறிக்கிறது. சிலிக்கான்-கார்பன் பொருட்களின் நிலைத்தன்மையில் நுண்ணிய அமைப்பு, கடத்தும் நெட்வொர்க் மற்றும் கார்பன் பூச்சு ஆகியவற்றின் விளைவுகளை சரிபார்க்க, இரண்டு வகையான சிலிக்கான்-கார்பன் பொருட்கள் CNT ஐ சேர்க்காமல் மற்றும் முதன்மை கார்பன் பூச்சு இல்லாமல் தயாரிக்கப்பட்டன.

CNT ஐ சேர்க்காமல் சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருளின் கார்பனேற்றப்பட்ட தூளின் உருவவியல் படம் 6 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. திரவ நிலை பூச்சு மற்றும் கார்பனைசேஷனுக்குப் பிறகு, படம் 6(a) இல் உள்ள இரண்டாம் துகள்களின் மேற்பரப்பில் ஒரு பூச்சு அடுக்கை தெளிவாகக் காணலாம். கார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட பொருளின் குறுக்கு வெட்டு SEM படம் 6(b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. சிலிக்கான் நானோஷீட்களை அடுக்கி வைப்பது நுண்துளை பண்புகள் மற்றும் BET சோதனை 16.6 m2/g ஆகும். இருப்பினும், CNT உடன் ஒப்பிடும்போது [படம் 3(d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி), அதன் கார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட பொடியின் BET சோதனை 22.3 m2/g ஆகும், உள் நானோ-சிலிக்கான் ஸ்டாக்கிங் அடர்த்தி அதிகமாக உள்ளது, இது CNT ஐ சேர்ப்பது ஊக்குவிக்கும் என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு நுண்ணிய கட்டமைப்பின் உருவாக்கம். கூடுதலாக, பொருள் சிஎன்டி மூலம் கட்டப்பட்ட முப்பரிமாண கடத்தும் நெட்வொர்க் இல்லை. சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருள் S2 ஆகப் பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளது.

திட-கட்ட கார்பன் பூச்சு மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருளின் உருவவியல் பண்புகள் படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. கார்பனேற்றத்திற்குப் பிறகு, படம் 7(a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மேற்பரப்பில் ஒரு வெளிப்படையான பூச்சு அடுக்கு உள்ளது. குறுக்குவெட்டில் துண்டு வடிவ நானோ துகள்கள் இருப்பதை படம் 7(b) காட்டுகிறது, இது நானோஷீட்களின் உருவவியல் பண்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. நானோஷீட்களின் குவிப்பு ஒரு நுண்துளை கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது. உட்புற நானோஷீட்களின் மேற்பரப்பில் வெளிப்படையான நிரப்பு எதுவும் இல்லை, திட-கட்ட கார்பன் பூச்சு ஒரு நுண்துளை அமைப்புடன் கார்பன் பூச்சு அடுக்கை மட்டுமே உருவாக்குகிறது, மேலும் சிலிக்கான் நானோஷீட்களுக்கு உள் பூச்சு அடுக்கு இல்லை. இந்த சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருள் S3 எனப் பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளது.

பொத்தான் வகை அரை-செல் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் சோதனை S2 மற்றும் S3 இல் நடத்தப்பட்டது. S2 இன் குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் முதல் செயல்திறன் முறையே 1120.2 mAh/g மற்றும் 84.8% ஆகும், மேலும் S3 இன் குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் முதல் செயல்திறன் முறையே 882.5 mAh/g மற்றும் 82.9% ஆகும். திட-கட்ட பூசப்பட்ட S3 மாதிரியின் குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் முதல் செயல்திறன் மிகக் குறைவாக இருந்தது, இது நுண்துளை கட்டமைப்பின் கார்பன் பூச்சு மட்டுமே நிகழ்த்தப்பட்டது என்பதைக் குறிக்கிறது, மேலும் உள் சிலிக்கான் நானோஷீட்களின் கார்பன் பூச்சு செய்யப்படவில்லை, இது முழு நாடகத்தை கொடுக்க முடியவில்லை. சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருளின் குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருளின் மேற்பரப்பை பாதுகாக்க முடியவில்லை. CNT இல்லாமல் S2 மாதிரியின் முதல் செயல்திறன் CNT கொண்ட சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருளை விட குறைவாக இருந்தது, இது ஒரு நல்ல பூச்சு அடுக்கின் அடிப்படையில், கடத்தும் நெட்வொர்க் மற்றும் அதிக அளவு நுண்துளை அமைப்பு ஆகியவை முன்னேற்றத்திற்கு உகந்தவை என்பதைக் குறிக்கிறது. சிலிக்கான்-கார்பன் பொருளின் கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற திறன்.

S1 சிலிக்கான்-கார்பன் பொருள் ஒரு சிறிய சாஃப்ட்-பேக் முழு பேட்டரியை விகித செயல்திறன் மற்றும் சுழற்சி செயல்திறனை ஆய்வு செய்ய பயன்படுத்தப்பட்டது. வெளியேற்ற வீத வளைவு படம் 8(a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. 0.2C, 0.5C, 1C, 2C மற்றும் 3C இன் வெளியேற்ற திறன்கள் முறையே 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 மற்றும் 1.021 Ah ஆகும். 1C வெளியேற்ற விகிதம் 98.3% ஆக உள்ளது, ஆனால் 2C வெளியேற்ற விகிதம் 73.3% ஆகவும், 3C வெளியேற்ற விகிதம் 34.4% ஆகவும் குறைகிறது. சிலிக்கான் எதிர்மறை மின்முனை பரிமாற்றக் குழுவில் சேர, WeChat: shimobang ஐச் சேர்க்கவும். சார்ஜிங் வீதத்தைப் பொறுத்தவரை, 0.2C, 0.5C, 1C, 2C மற்றும் 3C சார்ஜிங் திறன்கள் முறையே 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 மற்றும் 2.289 Ah ஆகும். 1C சார்ஜிங் விகிதம் 96.7%, மற்றும் 2C சார்ஜிங் விகிதம் இன்னும் 84.3% ஐ அடைகிறது. இருப்பினும், படம் 8(b) இல் உள்ள சார்ஜிங் வளைவைக் கவனித்தால், 2C சார்ஜிங் இயங்குதளமானது 1C சார்ஜிங் தளத்தை விட பெரியதாக உள்ளது, மேலும் அதன் நிலையான மின்னழுத்த சார்ஜிங் திறன் பெரும்பாலான (55%) ஆகும், இது 2C ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரியின் துருவமுனைப்பு என்பதைக் குறிக்கிறது. ஏற்கனவே மிகப் பெரியது. சிலிக்கான்-கார்பன் பொருள் 1C இல் நல்ல சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் அதிக விகித செயல்திறனை அடைய பொருளின் கட்டமைப்பு பண்புகள் மேலும் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். படம் 9 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 450 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, திறன் தக்கவைப்பு விகிதம் 78% ஆகும், இது நல்ல சுழற்சி செயல்திறனைக் காட்டுகிறது.

சுழற்சிக்கு முன்னும் பின்னும் மின்முனையின் மேற்பரப்பு நிலை SEM ஆல் ஆராயப்பட்டது, மற்றும் முடிவுகள் படம் 10 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. சுழற்சிக்கு முன், கிராஃபைட் மற்றும் சிலிக்கான்-கார்பன் பொருட்களின் மேற்பரப்பு தெளிவாக உள்ளது [படம் 10(a)]; சுழற்சிக்குப் பிறகு, மேற்பரப்பில் ஒரு பூச்சு அடுக்கு வெளிப்படையாக உருவாக்கப்படுகிறது [படம் 10(b)], இது ஒரு தடிமனான SEI படமாகும். SEI படத்தின் கடினத்தன்மை செயலில் உள்ள லித்தியம் நுகர்வு அதிகமாக உள்ளது, இது சுழற்சி செயல்திறனுக்கு உகந்ததாக இல்லை. எனவே, ஒரு மென்மையான SEI படத்தின் உருவாக்கத்தை ஊக்குவிப்பது (செயற்கை SEI படக் கட்டுமானம், பொருத்தமான எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கைகளைச் சேர்ப்பது போன்றவை) சுழற்சி செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம். சுழற்சிக்குப் பிறகு சிலிக்கான்-கார்பன் துகள்களின் குறுக்குவெட்டு SEM கவனிப்பு [படம் 10(c)] அசல் துண்டு வடிவ சிலிக்கான் நானோ துகள்கள் கரடுமுரடானதாக மாறியது மற்றும் நுண்துளை அமைப்பு அடிப்படையில் அகற்றப்பட்டது என்பதைக் காட்டுகிறது. இது முக்கியமாக சுழற்சியின் போது சிலிக்கான்-கார்பன் பொருளின் தொடர்ச்சியான தொகுதி விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கம் காரணமாகும். எனவே, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருளின் தொகுதி விரிவாக்கத்திற்கு போதுமான இடையக இடத்தை வழங்க நுண்துளை கட்டமைப்பை மேலும் மேம்படுத்த வேண்டும்.

3 முடிவு

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் தொகுதி விரிவாக்கம், மோசமான கடத்துத்திறன் மற்றும் மோசமான இடைமுக நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், சிலிக்கான் நானோஷீட்களின் உருவ அமைப்பு, நுண்துளை கட்டமைப்பு கட்டுமானம், கடத்தும் நெட்வொர்க் கட்டுமானம் மற்றும் முழு இரண்டாம் நிலை துகள்களின் முழுமையான கார்பன் பூச்சு ஆகியவற்றிலிருந்து இந்த தாள் இலக்கு மேம்பாடுகளை செய்கிறது. , ஒட்டுமொத்தமாக சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த. சிலிக்கான் நானோஷீட்களின் குவிப்பு ஒரு நுண்துளை அமைப்பை உருவாக்கலாம். CNT இன் அறிமுகம் ஒரு நுண்துளை கட்டமைப்பை உருவாக்குவதை மேலும் ஊக்குவிக்கும். திரவ நிலை பூச்சு மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் கலவை பொருள் திட கட்ட பூச்சு மூலம் தயாரிக்கப்பட்டதை விட இரட்டை கார்பன் பூச்சு விளைவைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிக குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் முதல் செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, சிலிக்கான்-கார்பன் கலப்புப் பொருளின் முதல் செயல்திறன் CNT இல்லாமல் இருப்பதை விட அதிகமாக உள்ளது, இது சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் தொகுதி விரிவாக்கத்தைத் தணிக்கும் நுண்ணிய கட்டமைப்பின் அதிக அளவு திறன் காரணமாகும். CNT இன் அறிமுகமானது முப்பரிமாண கடத்தும் வலையமைப்பை உருவாக்கும், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்தும் மற்றும் 1C இல் நல்ல விகித செயல்திறனைக் காண்பிக்கும்; மற்றும் பொருள் நல்ல சுழற்சி செயல்திறன் காட்டுகிறது. எவ்வாறாயினும், சிலிக்கானின் தொகுதி விரிவாக்கத்திற்கு போதுமான இடையக இடத்தை வழங்குவதற்கும், ஒரு மென்மையான உருவாக்கத்தை மேம்படுத்துவதற்கும் பொருளின் நுண்ணிய கட்டமைப்பை மேலும் பலப்படுத்த வேண்டும்.மற்றும் சிலிக்கான்-கார்பன் கலவைப் பொருளின் சுழற்சி செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்த அடர்த்தியான SEI படம்.

ஆக்சிஜனேற்றம், பரவல் மற்றும் அனீலிங் போன்ற செதில் செயலாக்கத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் உயர் தூய்மை கிராஃபைட் மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகளையும் நாங்கள் வழங்குகிறோம்.

மேலும் கலந்துரையாடலுக்கு எங்களைப் பார்வையிட உலகம் முழுவதிலுமிருந்து எந்த வாடிக்கையாளர்களையும் வரவேற்கிறோம்!

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