ئاچچىق كرېمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىياللىرىنى تەييارلاش ۋە ئىقتىدارنى ياخشىلاش

لىتىي ئىئونلۇق باتارېيە ئاساسلىقى يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقى يۆنىلىشىدە تەرەققىي قىلماقتا. ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا ، كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرى لىتىي بىلەن قېتىشتۇرۇلغان لىتىي مول مەھسۇلات Li3.75Si باسقۇچىنى ھاسىل قىلىدۇ ، كونكىرىت سىغىمى 3572 mAh / g غا يېتىدۇ ، بۇ گرافت مەنپىي ئېلېكترودنىڭ 372 نەزەرىيىۋى ئالاھىدە ئىقتىدارىدىن كۆپ يۇقىرى. mAh / g. قانداقلا بولمىسۇن ، كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ قايتا-قايتا توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش جەريانىدا ، Si ۋە Li3.75Si نىڭ فازا ئۆزگىرىشى غايەت زور ھەجىمدە كېڭىيىش ھاسىل قىلالايدۇ (تەخمىنەن% 300) ، بۇ ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ قۇرۇلما پاراشوكى ۋە ئۇدا شەكىللىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. SEI فىلىمى ، ئاخىرىدا سىغىمىنىڭ تېز تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ كەسىپ ئاساسلىقى كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ ئىقتىدارىنى ۋە نانو رازمېرى ، كاربون سىرلاش ، تۆشۈكچىلەر شەكىللەندۈرۈش ۋە باشقا تېخنىكىلار ئارقىلىق كرېمنىينى ئاساس قىلغان باتارېيەنىڭ مۇقىملىقىنى ئۆستۈرىدۇ.

كاربون ماتېرىياللىرىنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقى ياخشى ، تەننەرخى تۆۋەن ، مەنبەسى كەڭ. ئۇلار كىرىمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە يەر يۈزىنىڭ مۇقىملىقىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ. ئۇلار ئەڭ ياخشىسى كىرىمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترودنىڭ ئىقتىدارنى ياخشىلاش خۇرۇچى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. كرېمنىي كاربون ماتېرىياللىرى كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترودنىڭ ئاساسلىق تەرەققىيات يۆنىلىشى. كاربون سىرلاش كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ يەر يۈزىنىڭ مۇقىملىقىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ ، ئەمما ئۇنىڭ كرېمنىي مىقدارىنىڭ كېڭىيىشىنى چەكلەش ئىقتىدارى ئادەتتىكىچە بولۇپ ، كرېمنىي مىقدارىنىڭ كېڭىيىش مەسىلىسىنى ھەل قىلالمايدۇ. شۇڭلاشقا ، كىرىمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ مۇقىملىقىنى يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن ، تۆشۈك قۇرۇلمىلارنى ياساش كېرەك. توپ يىغىش نانوماتېرىيە تەييارلاشنىڭ سانائەتلەشتۈرۈلگەن ئۇسۇلى. بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ لايىھىلەش تەلىپىگە ئاساسەن توپ سوقۇش ئارقىلىق ئېرىشكەن پاتقاققا ئوخشىمىغان خۇرۇچ ياكى ماتېرىيال زاپچاسلىرىنى قوشقىلى بولىدۇ. پاتقاق ھەر خىل پاتقاقلار ئارقىلىق تەكشى تارقىلىدۇ ۋە پۈركۈپ قۇرۇلىدۇ. شۇئان قۇرۇتۇش جەريانىدا ، پاتقاقتىكى نانو بۆلەكلىرى ۋە باشقا زاپچاسلار ئۆزلۈكىدىن يىرىڭلىق قۇرۇلما ئالاھىدىلىكىنى شەكىللەندۈرىدۇ. بۇ قەغەز سانائەتلەشكەن ۋە مۇھىت ئاسرايدىغان توپ زاۋۇتى ۋە پۈركۈش قۇرۇتۇش تېخنىكىسىنى ئىشلىتىپ ، كرېمنىيدىن ياسالغان ماتېرىياللارنى تەييارلايدۇ.

كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ ئىقتىدارىنى كىرىمنىي نانو ماددىسىنىڭ مورفولوگىيىسى ۋە تارقىتىش ئالاھىدىلىكىنى تەڭشەش ئارقىلىقمۇ ياخشىلىغىلى بولىدۇ. ھازىر ، ھەر خىل مورفولوگىيە ۋە تارقىتىش ئالاھىدىلىكى بار كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللار تەييارلاندى ، مەسىلەن كرېمنىي نانوسى ، كاربون گرافت قىستۇرۇلغان نانو سىلىكون ، كاربون ساھەسىدە تارقىتىلغان نانو سىلىتسىيون ، كرېمنىي / گرافېن گورۇپپا شەكىللىك قۇرۇلمىلار قاتارلىقلار. ، نانو جەدۋىلى ئاۋازنىڭ كېڭىيىشىدىن كېلىپ چىققان ئېزىش مەسىلىسىنى تېخىمۇ ياخشى باسالايدۇ ، ماتېرىيالنىڭ قويۇقلۇقى تېخىمۇ يۇقىرى. نانو جەدۋىلىنىڭ قالايمىقان تىزىلىشىمۇ يۇمىلاق قۇرۇلما ھاسىل قىلالايدۇ. كرېمنىي مەنپىي ئېلېكترود ئالماشتۇرۇش گۇرۇپپىسىغا قاتنىشىش. كرېمنىي ماتېرىياللىرىنىڭ ئاۋازىنى كېڭەيتىش ئۈچۈن بۇففېر بوشلۇقى بىلەن تەمىنلەڭ. كاربون نانو قۇتىسى (CNT) نىڭ كىرگۈزۈلۈشى ماتېرىيالنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئۆستۈرۈپلا قالماي ، يەنە بىر ئۆلچەملىك مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن ماتېرىيالنىڭ تۆشۈك قۇرۇلمىسىنىڭ شەكىللىنىشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. كرېمنىيلىق نانوشېت ۋە CNT لار تەرىپىدىن ياسالغان يۇمىلاق قۇرۇلمىلار توغرىسىدا ھېچقانداق دوكلات يوق. بۇ قەغەز سانائەتتە قوللىنىلىدىغان توپ تۈگۈش ، ئۇۋىلاش ۋە تارقاقلاشتۇرۇش ، پۈركۈش قۇرۇتۇش ، كاربوننى ئالدىن سىرلاش ۋە ھېسابلاش ئۇسۇللىرىنى قوللانغان بولۇپ ، تەييارلىق جەريانىدا جاراڭلىق تەشۋىقاتچىلارنى تونۇشتۇرۇپ ، كرېمنىيلىق نانوشېتلارنىڭ ئۆزلۈكىدىن قۇراشتۇرۇلۇشىدىن ھاسىل بولغان شارسىمان كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنى تەييارلىغان. CNTs. تەييارلىق جەريانى ئاددىي ، مۇھىت ئاسرايدۇ ، ھېچقانداق ئەخلەت سۇيۇقلۇق ياكى تاشلاندۇق قالدۇقلىرى ھاسىل بولمايدۇ. كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ كاربون سىرلىنىشى توغرىسىدا نۇرغۇن ئەدەبىيات دوكلاتلىرى بار ، ئەمما سىرنىڭ تەسىرى ھەققىدە چوڭقۇر مۇلاھىزىلەر ئاز. بۇ قەغەز ئاسفالتنى كاربون مەنبەسى قىلىپ ئىشلىتىپ ، سۇيۇق فازا سىرلاش ۋە قاتتىق فازا سىرلاشتىن ئىبارەت ئىككى كاربون سىرلاش ئۇسۇلىنىڭ سىرلاش ئۈنۈمى ۋە كرېمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ ئۈنۈمىنى تەكشۈردى.

1 تەجرىبە

1.1 ماتېرىيال تەييارلاش

يىرىك كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىياللارنى تەييارلاش ئاساسلىقى بەش باسقۇچنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: توپ ئۇلاش ، ئۇۋىلاش ۋە تارقاقلاشتۇرۇش ، پۈركۈش قۇرۇتۇش ، كاربون ئالدىن سىرلاش ۋە كاربونلاشتۇرۇش. ئالدى بىلەن ، ئېغىرلىقى 500 گرام دەسلەپكى كرېمنىي پاراشوكى (دۆلەت ئىچى ،% 99.99 ساپلىقى) ، 2000 گرام ئىزوپروپانول قوشۇڭ ، ھەمدە مىنۇتىغا 2000 r / min تېزلىكتە ھۆل توپ ئۇۋىلاشنى 24 سائەت قىلىپ ، نانو چوڭلۇقىدىكى كرېمنىي لايغا ئېرىشىڭ. ئېرىشىلگەن كرېمنىيلىق لاي تارقاقلاشتۇرۇش باكىغا يۆتكىلىدۇ ، ماتېرىياللار كرېمنىينىڭ ماس نىسبىتىگە ئاساسەن قوشۇلىدۇ: گرافت (شاڭخەيدە ئىشلەپچىقىرىلىدۇ ، باتارېيە دەرىجىسى): كاربون نانو قۇتىسى (تيەنجىندە ئىشلەپچىقىرىلىدۇ ، باتارېيە دەرىجىسى): پولىۋىنىل پىررولىدون (ئىشلەپچىقىرىلىدۇ) تيەنجىندە ، ئانالىز دەرىجىسى) = 40: 60: 1.5: 2. Isopropanol قاتتىق مەزمۇننى تەڭشەش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ ، قاتتىق مەزمۇن% 15 قىلىپ لايىھەلەنگەن. گىرىم قىلىش ۋە تارقاقلاشتۇرۇش سۈرئىتى تېزلىكى 3500 r / min 4 سائەت. CNT نى قوشماي يەنە بىر گۇرۇپپا پاتقاقلار سېلىشتۇرۇلدى ، باشقا ماتېرىياللارمۇ ئوخشاش. ئېرىشىلگەن تارقاق پاتقاق پۈركۈپ قۇرۇتۇش يەم-خەشەك باكىغا يۆتكىلىدۇ ، پۈركۈش قۇرۇتۇش ئازوتتىن قوغدىلىدىغان ئاتموسفېرادا ئېلىپ بېرىلىدۇ ، كىرىش-چىقىش تېمپېراتۇرىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 180 ۋە 90 سېلسىيە گرادۇس. ئاندىن قاتتىق فازا سىرلاش ۋە سۇيۇق فازا سىرلاشتىن ئىبارەت ئىككى خىل كاربون سىر سېلىشتۇرۇلدى. قاتتىق فازا سىرلاش ئۇسۇلى: پۈركۈپ قۇرۇتۇلغان پاراشوكقا% 20 ئاسفالت پاراشوكى ئارىلاشتۇرۇلىدۇ (كورېيەدە ياسالغان ، D50 بولسا 5 مىللىمېتىر) ، مېخانىك ئارىلاشتۇرغۇچتا 10 مىنۇت ئارىلاشتۇرۇلىدۇ ، ئارىلاشتۇرۇش سۈرئىتى مىنۇتىغا 2000 r / min. ئالدىن ياسالغان پاراشوك. سۇيۇقلۇق فازا سىرلاش ئۇسۇلى: پۈركۈپ قۇرۇتۇلغان پاراشوك خىلىتېن ئېرىتمىسىگە (تيەنجىندە ياسالغان ، ئانالىز دەرىجىسىدە ياسالغان) تەركىبىدە% 20 لىك ئاسفالت پاراشوكتا ئېرىگەن% 55 لىك قاتتىق تەركىبتە ئېرىتىلگەن ، ۋاكۇئۇم تەكشى ئارىلاشتۇرۇلغان. ۋاكۇئۇملۇق تونۇردا 85 at 4h دە پىشۇرۇپ ، مېخانىك ئارىلاشتۇرغۇچقا سېلىپ ئارىلاشتۇرۇڭ ، ئارىلاشتۇرۇش سۈرئىتى 2000 r / min ، ئارىلاشتۇرۇش ۋاقتى 10 مىنۇت ، ئالدىن سىرلانغان پاراشوكقا ئېرىشىش. ئاخىرىدا ، ئالدىن سىرلانغان پاراشوك مىنۇتىغا 5 سېلسىيە گرادۇسلۇق ئىسسىقلىق بىلەن ئازوت ئاتموسفېراسى ئاستىدا ئايلانما خۇمداندا ھېسابلاندى. ئۇ ئالدى بىلەن 550 سېلسىيە گرادۇسلۇق يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا 2 سائەت ساقلاندى ، ئاندىن داۋاملىق 800 سېلسىيە گرادۇسقىچە قىزىدى ۋە 2 سېلسىيە گرادۇسلۇق تېمپېراتۇرىدا ساقلاندى ، ئاندىن تەبىئىي ھالدا 100 سېلسىيە گرادۇستىن تۆۋەنلەپ ، قويۇپ بېرىلىپ كىرىمنىي كاربونغا ئېرىشتى. بىرىكمە ماتېرىيال.

1.2 خاراكتېر ئۇسۇلى

ماتېرىيالنىڭ زەررىچە چوڭ-كىچىكلىكى تەقسىملىنىشى زەررىچە چوڭلۇق سىنىغۇچ (Mastersizer 2000 نۇسخىسى ، ئەنگىلىيەدە ياسالغان) ئارقىلىق تەھلىل قىلىنغان. ھەر بىر باسقۇچتا ئېرىشكەن پاراشوكلار ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (ياپونىيەدە ئىشلەنگەن Regulus8220) سىكانىرلاپ ، پاراشوكنىڭ مورفولوگىيىسى ۋە چوڭ-كىچىكلىكىنى تەكشۈردى. ماتېرىيالنىڭ فازا قۇرۇلمىسى X نۇرى پاراشوكى دىففراكسىيە ئانالىزچىسى (گېرمانىيەدە ياسالغان D8 ADVANCE) ئارقىلىق ئانالىز قىلىنغان ، ماتېرىيالنىڭ ئېلېمېنت تەركىبى ئېنېرگىيە سپېكترى ئانالىزچىسى ئارقىلىق تەھلىل قىلىنغان. ئېرىشىلگەن كرېمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىيال CR2032 تىپلىق بىر كۇنۇپكا يېرىم ھۈجەيرىسىنى ياساشقا ئىشلىتىلگەن ، كرېمنىي كاربوننىڭ ماسسىسى نىسبىتى: SP: CNT: CMC: SBR 92: 2: 2: 1.5: 2.5. قايتۇرما ئېلېكترود مېتال لىتىي قەغىزى ، ئېلېكترولىت سودا ئېلېكترولىت (مودېل 1901 ، كورېيەدە ياسالغان) ، سېلگارد 2320 دىئافراگما ئىشلىتىلگەن ، توك قاچىلاش ۋە توك چىقىرىش بېسىمى 0.005-1.5 V ، توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش ئېقىمى 0.1 C (1C = 1A) ، قويۇپ بېرىش ئۈزۈش ئېقىمى 0.05 C.

كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىياللارنىڭ ئىقتىدارىنى تېخىمۇ ئىچكىرلەپ تەكشۈرۈش ئۈچۈن ، لىمونلانغان كىچىك يۇمشاق بولاق 408595 ياسالغان. مۇسبەت ئېلېكترود NCM811 نى ئىشلىتىدۇ (خۇنەندە ياسالغان ، باتارېيە دەرىجىسى) ، مەنپىي ئېلېكترود گرافت% 8 كرېمنىي-كاربون ماتېرىيالى بىلەن كۆپەيتىلگەن. مۇسبەت ئېلېكترود پاتقاق فورمۇلا% 96 NCM811 ،% 1.2 پولىۋىنىلىن فتور (PVDF) ،% 2 ئۆتكۈزگۈچ ۋاكالەتچى SP ،% 0.8 CNT ۋە NMP تارقاقلاشتۇرغۇچى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. مەنپىي ئېلېكترود پاتقاق فورمۇلا% 96 بىرىكمە مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىيالى ،% 1.3 CMC ،% 1.5 SBR% 1.2 CNT ، سۇ تارقاقلاشتۇرغۇچى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. ئارىلاشتۇرۇش ، سىرلاش ، دومىلاش ، كېسىش ، لىمونلاش ، جەدۋەل كەپشەرلەش ، ئوراش ، پىشۇرۇش ، سۇيۇقلۇق ئوكۇل ، شەكىل ۋە سىغىم بۆلۈشتىن كېيىن ، 408595 لاملانغان كىچىك يۇمشاق ئورالما باتارېيەسى 3 Ah سىغىدۇ. 0.2C ، 0.5C ، 1C ، 2C ۋە 3C نىڭ سۈرئەت ئىقتىدارى ۋە 0.5C توك قاچىلاش ۋە 1C قويۇپ بېرىشنىڭ ئايلىنىش ئىقتىدارى سىناق قىلىندى. توك قاچىلاش ۋە توك چىقىرىش بېسىمى 2.8-4.2 V ، تۇراقلىق توك ۋە تۇراقلىق توك بېسىمى ، ئۈزۈلگەن توك 0.5C.

2 نەتىجە ۋە مۇلاھىزە

دەسلەپكى كرېمنىي پاراشوكى سىكاننېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) ئارقىلىق كۆزىتىلدى. كرېمنىي پاراشوكى 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك زەررىچە چوڭلۇقى 2 mm دىن تۆۋەن بولغان تەرتىپسىز دانچە ئىدى. توپ تۈگەتكەندىن كېيىن ، كرېمنىي پاراشوكىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى كۆرۈنەرلىك ھالدا 100 nm غا چۈشۈپ قالدى [1-رەسىم). زەررىچە چوڭلۇقتىكى سىناقتا كۆرسىتىلىشىچە ، توپ ئۇرغاندىن كېيىن كرېمنىي تالقىنىنىڭ D50 110 nm ، D90 بولسا 175 nm. توپ ئۇرغاندىن كېيىن كرېمنىي پاراشوكىنىڭ مورفولوگىيىسىنى ئىنچىكە تەكشۈرگەندە غۇۋا قۇرۇلمىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (لەيلىمە قۇرۇلمىنىڭ شەكىللىنىشى كېيىن بۆلەك SEM دىن كېيىن دەلىللىنىدۇ). شۇڭلاشقا ، زەررىچە چوڭلۇق سىنىقىدىن ئېرىشكەن D90 سانلىق مەلۇماتلىرى نانو جەدۋىلىنىڭ ئۇزۇنلۇقى بولۇشى كېرەك. SEM نەتىجىسى بىلەن بىرلەشتۈرۈپ ، ئېرىشىلگەن نانوشېتنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى كەم دېگەندە بىر ئۆلچەمدە توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش جەريانىدا كرېمنىي تالقىنىنىڭ بۇزۇلۇشىنىڭ ھالقىلىق قىممىتىدىن 150 nm دىن كىچىك دەپ ھۆكۈم قىلىشقا بولىدۇ. يۇمىلاق مورفولوگىيەنىڭ شەكىللىنىشى ئاساسلىقى كىرىستال كرېمنىينىڭ خرۇستال ئايروپىلانىنىڭ ئوخشىمىغان تارقىلىش ئېنېرگىيىسىدىن بولىدۇ ، بۇنىڭ ئىچىدە كىرىمنىينىڭ {111} ئايروپىلانىنىڭ تارقىلىش ئېنېرگىيىسى {100} ۋە {110} كىرىستال ئايروپىلانغا قارىغاندا تۆۋەن. شۇڭلاشقا ، بۇ خىرۇستال ئايروپىلان توپ سوقۇش ئارقىلىق تېخىمۇ ئاسان نېپىز بولۇپ ، ئاخىرىدا يۇمىلاق قۇرۇلما ھاسىل قىلىدۇ. يۇمىلاق قۇرۇلما بوش قۇرۇلمىلارنىڭ يىغىلىشىغا پايدىلىق ، كرېمنىينىڭ ھەجمىنىڭ كېڭىيىشى ئۈچۈن بوشلۇق ھازىرلاپ ، ماتېرىيالنىڭ مۇقىملىقىنى ئۆستۈرىدۇ.

تەركىبىدە نانو-كرېمنىي ، CNT ۋە گرافت بار لايلار پۈركۈلگەن ، دورا پۈركۈشنىڭ ئالدى-كەينىدىكى پاراشوك SEM تەرىپىدىن تەكشۈرۈلگەن. بۇ نەتىجىلەر 2-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. پۈركۈشتىن بۇرۇن قوشۇلغان گرافت ماترىسسا چوڭلۇقى 5 دىن 20 مىللىمېتىرغىچە بولغان تىپىك تورمۇز قۇرۇلمىسى [2-رەسىم (a)]. گرافتنىڭ زەررىچە چوڭلۇقتىكى تەقسىملەش سىنىقىدا D50 نىڭ 15 mm ئىكەنلىكى كۆرسىتىلدى. پۈركۈپ بولغاندىن كېيىن ئېرىشكەن پاراشوكنىڭ شارسىمان مورفولوگىيىسى بار [2-رەسىم (b)] ، گرافتنىڭ پۈركۈپ بولغاندىن كېيىن سىر قەۋىتى بىلەن سىرلانغانلىقىنى كۆرگىلى بولىدۇ. پاراشوكتىن كېيىن D50 نىڭ 26.2 مىللىمېتىر. ئىككىلەمچى زەررىچىلەرنىڭ مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكى SEM تەرىپىدىن كۆزىتىلگەن بولۇپ ، نانوماتېرىيە توپلىغان بوش تۆشۈك قۇرۇلمىنىڭ ئالاھىدىلىكىنى كۆرسىتىپ بەرگەن [2-رەسىم). دانىخورەك قۇرۇلمىسى كرېمنىيلىق نانوشېت ۋە CNT لار ئۆز-ئارا گىرەلىشىپ كەتكەن [2-رەسىم (d)] دىن تەركىب تاپقان ، سىناق كونكرېت يەر يۈزى (BET) نىڭ ئېگىزلىكى 53.3 m2 / g. شۇڭلاشقا ، پۈركۈپ بولغاندىن كېيىن ، كرېمنىي نانوسى ۋە CNT لار ئۆزلۈكىدىن يىغىلىپ ، يىرىڭلىق قۇرۇلما ھاسىل قىلىدۇ.

تۆشۈك قەۋىتى سۇيۇق كاربون سىر بىلەن بىر تەرەپ قىلىنغان بولۇپ ، كاربون سىرلاش ئالدى پۈركۈگۈچ ۋە كاربونلاشتۇرۇلغاندىن كېيىن ، SEM كۆزىتىش ئېلىپ بېرىلغان. نەتىجە 3-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. كاربون ئالدىن سىرلانغاندىن كېيىن ، ئىككىنچى زەررىچىلەرنىڭ يۈزى سىلىق بولىدۇ ، روشەن سىر قەۋىتى بولىدۇ ، سىر 3 (a) ۋە (b) رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك تولۇق. كاربونلاشتۇرۇلغاندىن كېيىن ، يەر يۈزى قەۋىتى ياخشى سىرلاش ھالىتىنى ساقلايدۇ [3-رەسىم). بۇنىڭدىن باشقا ، بۆلەكلەر ئارا SEM تەسۋىرىدە نانو جەدۋىلىنىڭ مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكىگە ماس كېلىدىغان بەلۋاغ شەكىللىك نانو بۆلەكلىرى كۆرسىتىلدى (3-رەسىم) بۇنىڭدىن باشقا ، 3-رەسىم (d) دە بەزى نانوشېتلار ئارىسىدا تولدۇرغۇچىلارنىڭ بارلىقى كۆرسىتىلدى. بۇ ئاساسلىقى سۇيۇقلۇق فازا سىرلاش ئۇسۇلىنى قوللانغانلىقتىن بولىدۇ. ئاسفالت ئېرىتمىسى ماتېرىيالغا سىڭىپ كىرىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن ئىچكى كرېمنىي نانوشېتنىڭ يۈزى كاربون سىرنى قوغداش قەۋىتىگە ئېرىشىدۇ. شۇڭلاشقا ، سۇيۇقلۇق فازا سىرلاش ئارقىلىق ، ئىككىلەمچى زەررىچە سىرلاش ئۈنۈمىگە ئېرىشكەندىن باشقا ، دەسلەپكى زەررىچە سىرنىڭ قوش كاربون سىرلاش ئۈنۈمىگىمۇ ئېرىشكىلى بولىدۇ. كاربونلاشتۇرۇلغان پاراشوك BET تەرىپىدىن سىناق قىلىنغان ، سىناق نەتىجىسى 22.3 m2 / g بولغان.

كاربونلاشتۇرۇلغان پاراشوك بۆلەكلەر ئارا ئېنېرگىيە سپېكترى ئانالىزى (EDS) نىڭ تەسىرىگە ئۇچرىغان بولۇپ ، نەتىجىسى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. مىكرو چوڭلۇقتىكى يادرو C تەركىب بولۇپ ، گرافت ماترىسساغا ماس كېلىدۇ ، سىرتقى سىردا كرېمنىي ۋە ئوكسىگېن بار. كرېمنىينىڭ قۇرۇلمىسىنى تېخىمۇ ئىچكىرلەپ تەكشۈرۈش ئۈچۈن ، X نۇرى دىففراكسىيەسى (XRD) سىنىقى ئېلىپ بېرىلىپ ، نەتىجىسى 4-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلدى. بۇ ماتېرىيال ئاساسلىقى گرافت ۋە يەككە كرىستال كرېمنىيدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، كۆرۈنەرلىك كرېمنىي ئوكسىد ئالاھىدىلىكى يوق ، بۇ ئېنېرگىيە سپېكترى سىنىقىنىڭ ئوكسىگېن تەركىبلىرىنىڭ ئاساسلىقى كرېمنىي يۈزىنىڭ تەبىئىي ئوكسىدلىنىشىدىن كەلگەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيال S1 دەپ خاتىرىلەنگەن.

تەييارلانغان كرېمنىي كاربون ماتېرىيالى S1 كۇنۇپكا تىپىدىكى يېرىم ھۈجەيرە ئىشلەپچىقىرىش ۋە توك قاچىلاش سىنىقىدىن ئۆتتى. 5-رەسىمدە تۇنجى توك قاچىلاش ئەگرى سىزىقى كۆرسىتىلدى. كەينىگە ياندۇرغىلى بولىدىغان كونكرېت سىغىمى 1000.8 mAh / g ، بىرىنچى دەۋرىيلىك ئۈنۈمى% 93.9 كە يېتىدۇ ، بۇ كىرىمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ ئالدىنقى ئۈنۈمىدىن يۇقىرى. ئەدەبىياتتا دوكلات قىلىنغان. بىرىنچى يۇقىرى ئۈنۈم تەييارلانغان كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ مۇقىملىقىنىڭ يۇقىرىلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. تۆشۈكلۈك قۇرۇلما ، ئۆتكۈزگۈچ تورى ۋە كاربون سىرنىڭ كرېمنىي-كاربون ماتېرىياللىرىنىڭ مۇقىملىقىغا كۆرسىتىدىغان تەسىرىنى دەلىللەش ئۈچۈن ، ئىككى خىل كرېمنىي-كاربون ماتېرىيالى CNT نى قوشماي ۋە دەسلەپكى كاربون سىرسىز تەييارلانغان.

6-رەسىمدە كرېمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ كاربونلاشتۇرۇلغان پاراشوكىنىڭ مورفولوگىيىسى 6-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. كاربونلاشتۇرۇلغان ماتېرىيالنىڭ ھالقىما SEM 6-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. كرېمنىيلىق نانوشېتلارنىڭ تىزىشچانلىقى كۈچلۈك ئالاھىدىلىككە ئىگە ، BET سىنىقى 16.6 m2 / g. قانداقلا بولمىسۇن ، CNT بىلەن سېلىشتۇرغاندا (3-رەسىم (d) دە كۆرسىتىلگەندەك ، ئۇنىڭ كاربونلانغان پاراشوكىنىڭ BET سىنىقى 22.3 m2 / g] ، ئىچكى نانو-كرېمنىينىڭ ئوراش زىچلىقى تېخىمۇ يۇقىرى ، بۇ CNT نىڭ قوشۇلۇشىنىڭ ئىلگىرى سۈرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. يۇمىلاق قۇرۇلمىنىڭ شەكىللىنىشى. بۇنىڭدىن باشقا ، ماتېرىيالدا CNT قۇرغان ئۈچ ئۆلچەملىك ئۆتكۈزگۈچ تورى يوق. كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيال S2 دەپ خاتىرىلەنگەن.

قاتتىق فازالىق كاربون سىر بىلەن تەييارلانغان كرېمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكى 7-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. كاربونلاشتۇرۇلغاندىن كېيىن ، 7-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، يەر يۈزىدە روشەن سىر قەۋىتى بار. 7-رەسىمدە (b) رەسىمدە كېسىشمە بۆلەكتە بەلۋاغ شەكىللىك نانو بۆلەكلىرى بارلىقى كۆرسىتىلدى ، بۇ نانو جەدۋىلىنىڭ مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكىگە ماس كېلىدۇ. نانو جەدۋىلىنىڭ يىغىلىشى يۇمىلاق قۇرۇلما ھاسىل قىلىدۇ. ئىچكى نانو يۈزىدە ئېنىق تولدۇرغۇچى يوق ، بۇ قاتتىق فازالىق كاربون سىرنىڭ پەقەت تۆشۈكلۈك قۇرۇلما بىلەن كاربون سىر قەۋىتىنى شەكىللەندۈرىدىغانلىقىنى ، كرېمنىيلىق نانوشېتنىڭ ئىچكى سىر قەۋىتىنىڭ يوقلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇ كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيال S3 دەپ خاتىرىلەنگەن.

كۇنۇپكا تىپىدىكى يېرىم ھۈجەيرە زەرەتلەش ۋە قويۇپ بېرىش سىنىقى S2 ۋە S3 ئۈستىدە ئېلىپ بېرىلدى. S2 نىڭ كونكرېت سىغىمى ۋە بىرىنچى ئۈنۈمى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1120.2 mAh / g ۋە% 84.8 ، S3 نىڭ كونكرېت سىغىمى ۋە بىرىنچى ئۈنۈمى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 882.5 mAh / g ۋە% 82.9. قاتتىق فازىلىق سىرلانغان S3 ئەۋرىشكىسىنىڭ كونكېرت سىغىمى ۋە بىرىنچى ئۈنۈمى ئەڭ تۆۋەن بولۇپ ، پەقەت تۆشۈك قۇرۇلمىسىنىڭ كاربون سىرلانغانلىقى ، ئىچكى كرېمنىي نانو پېتىنىڭ كاربون سىرنىڭ تولۇق ئورۇندىيالمىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىيالنىڭ كونكىرىت سىغىمىغا ۋە كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىيالنىڭ يۈزىنى قوغدىيالمىدى. CNT بولمىغان S2 ئەۋرىشكىسىنىڭ تۇنجى ئۈنۈمىمۇ CNT بولغان كرېمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭكىدىن تۆۋەن بولۇپ ، ياخشى سىر قەۋىتى ئاساسىدا ، ئۆتكۈزگۈچ تورى ۋە تېخىمۇ يۇقىرى دەرىجىدىكى تۆشۈك قۇرۇلمىسىنىڭ ياخشىلىنىشىغا پايدىلىق ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. كرېمنىي-كاربون ماتېرىياللىرىنىڭ توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش ئۈنۈمى.

S1 كرېمنىي كاربون ماتېرىيالى كىچىك يۇمشاق بولاق تولۇق باتارېيە ياساپ ، سۈرئەت ۋە دەۋرىيلىك ئىقتىدارىنى تەكشۈردى. قويۇپ بېرىش نىسبىتى ئەگرى سىزىقى 8-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. قويۇپ بېرىش ئىقتىدارى 0.2C ، 0.5C ، 1C ، 2C ۋە 3C ئايرىم-ئايرىم ھالدا 2.970 ، 2.999 ، 2.920 ، 2.176 ۋە 1.021 Ah. 1C قويۇپ بېرىش نىسبىتى% 98.3 كە يېتىدۇ ، ئەمما 2C قويۇپ بېرىش نىسبىتى% 73.3 كە چۈشۈپ قالدى ، 3C قويۇپ بېرىش نىسبىتى يەنە% 34.4 كە چۈشۈپ قالدى. كرېمنىي مەنپىي ئېلېكترود ئالماشتۇرۇش گۇرۇپپىسىغا قاتنىشىش ئۈچۈن WeChat: shimobang نى قوشۇڭ. توك قاچىلاش نىسبىتى جەھەتتە ، 0.2C ، 0.5C ، 1C ، 2C ۋە 3C توك قاچىلاش ئىقتىدارى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 3.186 ، 3.182 ، 3.081 ، 2.686 ۋە 2.289 Ah. 1C توك قاچىلاش نىسبىتى% 96.7 ، 2C توك قاچىلاش نىسبىتى يەنىلا% 84.3 كە يەتتى. قانداقلا بولمىسۇن ، 8-رەسىم (b) دىكى توك قاچىلاش ئەگرى سىزىقىنى كۆزەتكەندە ، 2C توك قاچىلاش سۇپىسى 1C توك قاچىلاش سۇپىسىدىن كۆرۈنەرلىك چوڭ ، ئۇنىڭ تۇراقلىق توك بېسىمى سىغىمى كۆپىنچە (% 55) نى ئىگىلەيدۇ ، بۇ 2C توك قاچىلىغىلى بولىدىغان باتارېيەنىڭ قۇتۇپلاشقانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. ئاللىقاچان ناھايىتى چوڭ. كرېمنىي-كاربون ماتېرىيالىنىڭ 1C دە ياخشى توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش ئىقتىدارى بار ، ئەمما تېخىمۇ يۇقىرى ئۈنۈمگە ئېرىشىش ئۈچۈن ماتېرىيالنىڭ قۇرۇلما ئالاھىدىلىكىنى تېخىمۇ ياخشىلاش كېرەك. 9-رەسىمدە كۆرسىتىلگىنىدەك ، 450 دەۋرىيلىكتىن كېيىن ، سىغىم ساقلاش نىسبىتى% 78 بولۇپ ، ياخشى دەۋرىيلىك ئىپادىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.

دەۋرىيلىنىشنىڭ ئالدى-كەينىدىكى ئېلېكترودنىڭ سىرتقى ھالىتى SEM تەرىپىدىن تەكشۈرۈلۈپ ، نەتىجىسى 10-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ئايلىنىشتىن ئىلگىرى ، گرافت ۋە كرېمنىي كاربون ماتېرىياللىرىنىڭ يۈزى ئېنىق [10-رەسىم (a)]; دەۋرىيلىكتىن كېيىن ، يەر يۈزىدە ئېنىقلا بىر قەۋەت قەۋەت ھاسىل بولىدۇ [10-رەسىم (b)] ، بۇ قېلىن SEI پىلاستىنكىسى. SEI كىنونىڭ يىرىكلىكى ئاكتىپ لىتىينىڭ ئىستېمال مىقدارى يۇقىرى بولۇپ ، دەۋرىيلىك ئىقتىدارغا پايدىسىز. شۇڭلاشقا ، سىلىق SEI پەردىسىنىڭ شەكىللىنىشىنى ئىلگىرى سۈرۈش (سۈنئىي SEI پىلاستىنكا ياساش ، مۇۋاپىق ئېلېكترولىت خۇرۇچى قوشۇش قاتارلىقلار) دەۋرىيلىك ئىقتىدارىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ. كرېمنىي كاربون زەررىچىلىرىنى دەۋرىيلىكتىن كېيىنكى بۆلەكلەر ئارا كۆزىتىش [10-رەسىم (c)] دە كۆرسىتىلىشىچە ، ئەسلى بەلۋاغ شەكىللىك كرېمنىي نانو ئېلېمېنتى يىرىكلىشىپ ، تۆشۈك قۇرۇلمىسى ئاساسەن شاللىۋېتىلگەن. بۇ ئاساسلىقى كرېمنىي كاربون ماتېرىيالىنىڭ دەۋرىيلىك ئۈزلۈكسىز كېڭىيىشى ۋە تارىيىشىدىن بولغان. شۇڭلاشقا ، كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىيالنىڭ ئاۋازىنى كېڭەيتىش ئۈچۈن يېتەرلىك بۇففېر بوشلۇقى بىلەن تەمىنلەش ئۈچۈن ، تۆشۈك قۇرۇلمىسىنى تېخىمۇ كۈچەيتىش كېرەك.

3 خۇلاسە

كىرىمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ ھەجمىنىڭ كېڭىيىشى ، ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە كۆرۈنمە يۈزىنىڭ مۇقىم بولماسلىقى قاتارلىقلارغا ئاساسەن ، بۇ ماقالىدە كرېمنىيلىق نانو جەدۋەلنىڭ مورفولوگىيە شەكىللىنىشى ، تۆشۈكلۈك قۇرۇلما قۇرۇلۇشى ، ئۆتكۈزگۈچ تور قۇرۇلۇشى ۋە پۈتكۈل ئىككىلەمچى زەررىچىلەرنىڭ كاربون يېپىشقاقلىقى قاتارلىق نىشانلار ياخشىلاندى. ، كىرىمنىينى ئاساس قىلغان مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنىڭ مۇقىملىقىنى ئاشۇرۇش. كرېمنىي نانو جەدۋىلىنىڭ يىغىلىشى يۇمىلاق شەكىل ھاسىل قىلالايدۇ. CNT نىڭ ئوتتۇرىغا چىقىشى يۇمىلاق قۇرۇلمىنىڭ شەكىللىنىشىنى تېخىمۇ ئىلگىرى سۈرىدۇ. سۇيۇق فازا سىر بىلەن تەييارلانغان كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ قاتتىق فازا سىرلاش ئارقىلىق تەييارلانغانغا قارىغاندا قوش كاربون سىرلاش رولى بار ، ھەمدە تېخىمۇ يۇقىرى ئالاھىدە ئىقتىدار ۋە بىرىنچى ئۈنۈمنى نامايان قىلىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا ، CNT نى ئۆز ئىچىگە ئالغان كرېمنىي-كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ تۇنجى ئۈنۈمى CNT بولمىغانغا قارىغاندا يۇقىرى بولىدۇ ، بۇ ئاساسلىقى تۆشۈك قۇرۇلمىسىنىڭ يۇقىرى دەرىجىدىكى كىرىمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ كېڭىيىشىنى يېنىكلىتىش ئىقتىدارىدىن كەلگەن. CNT نىڭ ئوتتۇرىغا چىقىشى ئۈچ ئۆلچەملىك ئۆتكۈزگۈچ تورى قۇرىدۇ ، كرېمنىينى ئاساس قىلغان ماتېرىياللارنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئۆستۈرىدۇ ۋە 1C لىك ياخشى ئۈنۈمنى كۆرسىتىدۇ. ھەمدە ماتېرىيال ياخشى ئايلىنىش ئىقتىدارىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، ماتېرىيالنىڭ تۆشۈك قۇرۇلمىسىنى تېخىمۇ كۈچەيتىپ ، كرېمنىينىڭ ھەجىمىنى كېڭەيتىشكە يېتەرلىك بۇففېر بوشلۇقى بىلەن تەمىنلەپ ، سىلىق شەكىللىنىشنى ئىلگىرى سۈرۈش كېرەك.قويۇق SEI پىلاستىنكىسى كىرىمنىي كاربون بىرىكمە ماتېرىيالنىڭ ئايلىنىش ئىقتىدارىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈردى.

بىز يەنە يۇقىرى ساپلىقتىكى گرافت ۋە كرېمنىي كاربون مەھسۇلاتلىرى بىلەن تەمىنلەيمىز ، بۇلار ئوكسىدلىنىش ، تارقىلىش ۋە ئۇلاش قاتارلىق ۋافېر پىششىقلاپ ئىشلەشتە كەڭ قوللىنىلىدۇ.

دۇنيانىڭ ھەر قايسى جايلىرىدىكى خېرىدارلارنىڭ بىزنى زىيارەت قىلىپ تېخىمۇ كۆپ مۇلاھىزە قىلىشىنى قارشى ئالىمىز!

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