Entwurf des Anodenmaterials auf Siliziumbasis für Lithium-Ionen-Batterien zur Erfüllung der kommerziellen Anforderungen

Anodenmaterialien auf Siliziumbasis gelten als eines der alternativen Produkte kommerzieller Kohlenstoffanodenmaterialien. Aufgrund des großen Volumeneffekts beim Lade- / Entladevorgang können sie jedoch nicht kommerzialisiert werden. Daher haben Forscher viel Modifikationsforschung betrieben. Basierend auf theoretischen und experimentellen Studien wird gehofft, dass die Untersuchung neuer Anodenmaterialien aus Legierungen gefördert wird.

Das Strukturdesign

Um die Leistung des Siliziummonomers bis zu einem gewissen Grad zu ändern, verringern Sie den Volumenexpansionskoeffizienten von Silizium, der jedoch aufgrund des Volumeneffekts immer noch besteht, und die elektrische Leitfähigkeit des Siliziums selbst reicht nicht aus, um den schnellen Transport von Lithiumionen zu unterstützen Anodenmaterialien auf Siliziumbasis für kommerzielle Zwecke benötigen immer noch eine große Anzahl von Konstruktionsentwürfen, um die Anforderungen kommerzieller Anwendungen zu erfüllen.

1 die Kern-Schale-Struktur

Die Kern-Schale-Struktur hat den Zweck, durch die Grundcharakteristik der Hülle für die Volumenexpansion von Silizium oder Siliziumlegierungen mit Pufferschicht den Volumeneffekt der Kern-Schale-Struktur von Silizium oder Siliziumlegierungen zu steuern. Die Forscher führten eine große Studie zur Kern-Schale-Struktur durch. Abbildung 4 für die Si / NiSi2 / Ni / C-Kern-Schale-Struktur das Strukturdiagramm und die Kreiskurve der Probe.

Deng und andere mit Nanometer Si als Kern, NiSi2 / Shell-beschichtetem Nanometer Si Ni, Kohlenstoffschicht und Herstellung von Anodenmaterialien auf Siliziumbasis mit Core-Shell-Strukturen. Experimentelle Proben haben 1194 MAH / g der reversiblen spezifischen Kapazität, 105 wöchentliche Zykluskapazitäten verbleiben bei einer Rate von 98%. Die Herstellungsmethode weist die Eigenschaften eines einfachen Verfahrens und geringer Kosten auf.

Wu und andere durch elektrostatische Spinntechnologie in den Nanosiliciumpartikeln in die hohle Kohlenstofffaserherstellung von Si / C-Kathodenmaterialien mit Kern-Schale-Strukturen 0,2 A / g, unter der Stromdichte der Probe der reversiblen spezifischen Kapazität beträgt 903 MAH / g, 100 wöchentliche Zykluskapazitätsretentionsrate von 89%; Wenn die Stromdichte auf 2 a / g anstieg, erreichten Proben der reversiblen spezifischen Kapazität 743 MAH / g ein gutes Leistungsverhältnis. Hohlkohlefasern hemmen nicht nur die Volumenexpansion von Nano-Silica und verbessern die Leitfähigkeit des Materials.

2 die Sandwichstruktur

Sun und andere in industriellem Siliziumpulver, Graphit und Saccharose als Rohmaterial, wendet die mechanische Methode der Hochenergie-Kugelmühle an, wird vom Maßstab des industriellen Siliziumpulvers abfallen und industrielles Siliziumpulver und Graphitkugelmühle, die Sandwichstruktur, mischen werden durch Saccharose-Hochtemperatur-Pyrolyse-Kohlenstoff-beschichtete @ MS-GC-Verbundkathodenmaterialien gebildet. Proben bei 0,5 ° C unter der reversiblen spezifischen Kapazität sind 830 MAH / g, 100 wöchentliche Zykluskapazitätsdämpfung von nur 0,02%, eine Woche hat eine gute Zyklusstabilität. Das fortschrittliche Strukturdesign bietet einerseits ein hochleitfähiges Netzwerk, andererseits wird das Si beim Laden und Entladen des Pulverisierungseffekts behindert.

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