Verfahren zur Erhöhung der Batteriekapazität durch Verwendung von Siliziumanodenmaterial

Im Gegensatz zur derzeitigen Herstellungsmethode von Lithiumbatterien unter Verwendung von Graphit als negative Elektrode hat die japanische Lithiumbatterieindustrie einen Höhepunkt erreicht, um die Kapazität von Lithiumbatterien zu erhöhen, und die spezifische Maßnahme besteht darin, sich auf negative Siliziumelektroden zu stützen.

Die GS Tangshao Company hat eine lithiumeisenphosphatbatterie im Test hergestellt, bei der Lithiumcarbonat als negative Elektrode zur Verbesserung der Batterielebensdauer verwendet wird und Silizium als negative Elektrode die Batteriekapazität erhöhen kann. Dies kann durch Versuche im Vergleich zur Graphitelegativelektrode nachgewiesen werden. Die verbleibende Kapazität der Batterie nach 300 Nutzungszyklen wird von 40% auf etwa 80% nahezu verdoppelt. Darüber hinaus weist die Lithiumbatterie mit negativer Siliziumelektrode eine gute Niedertemperaturleistung auf und kann auch die Batteriekapazität erhöhen. Als erfolgreicher Fall einer Silizium-Negativelektrode gibt es eine flache Lithiumbatterie, die in Mitsubishi Motors für Elektrofahrzeuge verwendet wird, und ein Silizium-Nano-Negativelektrodenmaterial für Hitachi Maxell auf dem Gebiet der Unterhaltungselektronik.

Das Aussehen von Silizium-Nanomaterialien wird durch die physikalischen Eigenschaften von Silizium bestimmt. Obwohl Silizium 10-mal mehr Energie als Graphit speichern kann, beträgt der Volumendifferenz zwischen Expansion und Kontraktion bis zu 4-mal, und mit zunehmender Anzahl von Anwendungen nimmt das Elektrodenmaterial die Bindungskraft zwischen dem Ofen und dem Elektrodenmaterial und dem Stromkollektor zu geschwächt, wodurch die Leistung des lithium-ionen-akkus beeinträchtigt wird.

Japanische Lithiumbatterie-Forschungsexperten glauben, dass die Lösung für dieses Problem theoretisch darin besteht, den Abstand zwischen Siliziumionen zu vergrößern. Wenn er jedoch übermäßig vergrößert wird, nimmt die Bewegung von Elektronen und Lithiumionen ab und die Batterieleistung nimmt ab. Dieses Problem wurde zuerst auf dem Gebiet der Lithium-Ionen-Verbraucherbatterien bei Maxell gelöst, dh die Siliziumpartikel wurden auf Nanometergröße reduziert und mit Graphit gemischt. Die Verwendung von Materialien auf Siliziumbasis gewährleistet die gleiche Kapazität bei Verwendung von Graphit, jedoch wird die Kapazität nach 500 Zyklen erheblich verbessert.

Ein anderer Hersteller von Silizium-negativen Lithiumbatterien, Mitsui Metals, ist entschlossen, diese Lithiumbatterieanwendung sowohl auf Unterhaltungselektronik als auch auf Elektrofahrzeuge anzuwenden. Ziel ist es, 2012 im Verbrauchersektor praktisch zu sein und 2015 als fahrzeugbetriebene Lithiumbatterie einzusetzen.

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