Warum ist das Siliziumkohlenstoffmaterial die potentiellste Lithiumbatteriekathode?

Bisher wurden Silizium-Kathodenmaterialien für lithium-ionen-batterien gefunden, die den höchsten spezifischen Speicher aufweisen (4200 mAh / g). Es ist eines der vielversprechendsten Anodenmaterialien, aber als Silizium-lithium-batterie gibt es einige negative Anwendungsengpässe. Die erste Frage ist, dass Silizium in der Expansion des Reaktionsvolumens auftreten kann. Die theoretische Berechnung und das Experiment können beweisen, dass eingebettetes Lithium und nicht eingebettetes Lithium Volumenänderungen verursachen können. Die Volumenänderung beträgt 320%. Unabhängig davon, welche Art von Material auf Mikroebene, im Silizium-Atom- oder Nanometerbereich hergestellt wird, beträgt seine Ausdehnung 300%. Das Materialdesign muss die große Volumenänderung berücksichtigen. Materialien mit hoher Volumenkapazität werden in den lokalen Fragen der Produktmechanik führend sein. Eine Reihe von Grundlagenforschungen belegen, dass es reißen und ernsthafte Schäden verursachen kann.

Die Erweiterung des Siliziumvolumens führt zu einer Reihe von Ergebnissen

1. Die Partikelpulverisierungszyklusleistung ist schlecht

2. Die mit dem Bindemittel für leitfähige Stoffe in Kontakt stehenden Wirkstoffe sind schlecht

Das zweite Problem ist, dass am SEI-Film auf der Oberfläche des Siliziums relativ dick und ungleichmäßig ist, der Einfluss von Temperatur und Additiven sehr groß ist, die Lithiumionenbatterie in der spezifischen Energie beeinflussen kann.

Da die elektrische Leitfähigkeit der Graphitoberfläche besonders gut ist, ist SEI relativ gleichmäßig, seine Zusammensetzung ist nicht dieselbe wie die der Siliziumanode. Um dieses Problem zu untersuchen, stellte die chinesische Akademie der Wissenschaften ein Modellmaterial her, eine Nanometer-Mikrobearbeitung aus Silizium nach Säulen. Um das Wachstum dieses Materials beim Laden und Entladen von SEI zu beobachten, stellten wir fest, dass SEI mit zunehmender Zykluszeit die Siliziumsäulenfüllung allmählich in die Lücke in der Mitte drehte, nachdem die Abdeckung ebenfalls weiter um etwa 4,5 wachsen wird Mikrometer, die Siliziumoberfläche ohne Behandlung, SEI kann sehr dick werden. Das heißt, es ist porös, das Lösungsmittel kann immer in die Siliziumoberfläche eintauchen, so dass die Batterie insgesamt nicht gut im Design ist. Um dieses Problem zu lösen, unternahm die chinesische Akademie der Wissenschaften, die mit Wissenschaftlern in Verbindung steht, einen Versuch, Kohlenstoff auf Silizium zu beschichten. Zum Vergleich: Wir machen nur den Teil von Graphen auf Silizium, der an anderer Stelle frei ist. Schließlich sehen Beschichtung und Beschichtung des SEI-Filmwachstums, kohlenstoffbeschichteter SEI ist deutlich reduziert, es gibt viele ohne beschichteten SEI-Film.

Aus der Perspektive einer langfristigen Grundlagenforschung, (1) durch das Nano-Silica-Pulver; (2) mit Siliziumkohlenstoff beschichtet; Eine solche Technologie kann die Probleme bei der Siliziumanwendung von Lithiumbatteriekathoden effektiv lösen. Nano-Siliciumcarbid oder -oxid und Siliciumkohlenstoff, Silicium, bemühen sich um Folgendes:

Siliziumpartikelgröße: <20 nm ist so klein wie möglich (Theorie)

Gleichmäßigkeit: Die Standardabweichung beträgt weniger als 5 nm

: Reinheit> 99,95%

Aussehen: Kugelrate 100%

Darüber hinaus ist die Oberfläche der gesamten Beschichtung sehr wichtig, um zu verhindern, dass Silizium und Elektrolyt in Kontakt kommen und einen dicken SEI-Filmverbrauch erzeugen. Die Mikrostruktur des Designs ist auch sehr wichtig, um den elektrischen Kontakt im Zirkulationsprozess, Ionenkanäle, die Erweiterung des Volumens aufrechtzuerhalten.

Der kohlenstoffbeschichtete Mechanismus ist: Si die Volumenausdehnung von gemeinsam durch Graphit und amorphe Überzugsschicht angenommen, negative Elektrodenmaterialien des Lithiumprozesses bei der eingebetteten Pulverisierung aufgrund der enormen Volumenänderung und Spannung zu vermeiden. Die Wirkung der Kohlenstoffbeschichtung ist:

(1) die Einschränkung und Puffervolumenerweiterung von aktiven Stellen

(2) verhindern die Wiedervereinigung der Aktivität der Nanopartikel

(3) Um ein Eindringen des Elektrolyten in die Mitte zu verhindern, halten Sie eine stabile Grenzfläche und einen stabilen SEI

(4) Kapazität des Siliziumbeitragsverhältnisses, Beitrag des Kohlenstoffmaterials zur hohen elektrischen Leitfähigkeit

Silizium-Kohlenstoff-Negativ hat einen sehr breiten Marktraum

Die Anodenmaterialtechnologie ist relativ ausgereift und ihre Konzentration hoch. Die Übertragungskapazität von Japan nach China. Gegenwärtig wird Anodenmaterialien mit Kohlenstoffmaterial, niedrigen Kosten für lithiumbatterien und einer umfassenden Industrialisierung der Realisierung in China Vorrang eingeräumt. Aus der Region, China und Japan ist die weltweit größte Produktion und Vermarktung, Power Battery Enterprise Kauf der Kathode kommt hauptsächlich aus Japan.

In den letzten Jahren, mit der kontinuierlichen Verbesserung der Produktion und Technologie Chinas, ist China der Hauptursprung für Rohstoffe für Anodenmaterialien, den Transfer der Lithium-Elektrizitätsindustrie nach China und die Steigerung des Marktanteils. Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien sind die Zukunft des Lithiumbatterie-Kathodenmaterials sind die potenziellsten Anwendungen. Wie groß ist die Marktkapazität von Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien? Dies erklärt auch, warum es so viele Unternehmen und Forschungseinheiten gibt, die Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien auslegen.

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