Über Leistungsbatterie Silizium Kohlenstoff Anodenmaterialien Verbundprozessbeschreibung

Silizium erhält die höchsten bekannten Lithium-Ionen-Anodenmaterialien, kann 4200 mah / g erreichen, soll lithium-ionen-batterien sein. Die erste Wahl für Anodenmaterialien ist weit verbreitet, aber warum nicht? Dies ist auf seine begrenzte Kristallstruktur zurückzuführen.

Die Struktur der Silizium- und Graphitschichten ist unterschiedlich (Abbildung), der energiespeichermechanismus ähnelt Metallmaterialien durch Legieren und Legieren mit Lithiumionen, die Ladungs- und Entladungselektrodenreaktion kann den Typ aufschreiben:

Si + xLi ++ xe -> LiXSi

Elementares Silizium als Kathodenmaterial ist das Lade- und Entladeprinzip der Batterie, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Kann durch die Figur in dem Teil des wiederaufladbaren Lithiumions aus dem Anodenmaterial abgelesen werden, das zwischen eingebettet in das Siliziumkristallgitter austritt, eine große Ausdehnung (ca. 300%) verursacht, um eine Siliziumlithiumlegierung zu bilden. Beim Entladen treten Lithiumionen zwischen den Gittern aus und bilden eine große Lücke. Einweg-Siliziumkristalle als Kathodenmaterial stellen leicht die folgenden Fragen:

Erstens gibt es in dem in den Prozess eingebetteten Siliziumkristall eine offensichtliche Änderung des Volumens, der Volumeneffekt besteht darin, dass Siliziumanodenmaterialien aus der Ansammlung von Flüssigkeit abfallen, zum Polstück führen Lou-Folie zu dem Phänomen wie elektrochemischer Korrosion führen und Kurzschluss, beeinträchtigen die Sicherheit und Lebensdauer der Batterie.

Zweitens wird Siliziumkohlenstoff für dasselbe Hauptgruppenelement, das beim ersten Laden und Entladen gebildet wird, ebenfalls auf der Oberfläche von Silizium SEI-beschichtet, aber durch den Volumeneffekt der Siliziumflockensituation verursacht wird die wiederholte Beschädigung und Rekonstruktion von SEI verursacht, wodurch die SEI erhöht wird Der Verbrauch des Lithiumions wirkt sich letztendlich auf die Kapazität der Batterie aus.

Was ist der Prozess, um sich gegenseitig zu ergänzen? Das Silizium kann zur Optimierung modifiziert werden. Das Silizium mit einer anderen Materialverbundverarbeitung kann einen guten Effekt spielen, einschließlich Siliziumkohlenstoffverbundmaterial ist eine Art Untersuchungsmaterial.

Kohlenstoffmaterialien sind derzeit die am häufigsten verwendeten Anodenmaterialien, und Kohlenstoffmaterialien können in weiche (graphitierter Kohlenstoff), Graphit, Kohlenstoffkohlenstoff (amorpher Kohlenstoff) drei unterteilt werden. Die chemische Gleichung für Ladung und Entladung kann wie folgt dargestellt werden:

Kohlenstoffanodenmaterialien weisen eine gute Zyklenstabilitätsleistung und eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit auf, und Lithiumionen haben keinen offensichtlichen Einfluss auf den Schichtabstand. Sie können bis zu einem gewissen Grad die Volumenexpansion von Silizium puffern und erfüllen, weshalb sie häufig zum Verbinden mit Silizium verwendet werden.

Abhängig von der Art des Kohlenstoff-Verbundmaterials können häufig zwei Kategorien unterteilt werden: Silizium-Kohlenstoff-Verbundmaterial und traditionelle Silizium-Kohlenstoff-neue Verbundmaterialien. Einschließlich traditioneller Verbundwerkstoffe sind Silizium und Graphit, MCMB, Ruß und andere Verbundwerkstoffe. Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe des neuen Typs sind Silizium- und Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und andere neuartige Kohlenstoffnanoröhren-Verbundwerkstoffe.

Siliziumkohlenstoffanodenmaterialien gemäß dem Verteilungsmodus werden hauptsächlich in siliciumbeschichteten Typ, eingebetteten Typ und molekularen Kontakttyp unterteilt, je nach Form werden sie in Partikel und dünne Filme unterteilt, basierend darauf, welche Arten von Siliciumcarbid in binäres Verbindungssilicium unterteilt werden können Kohlenstoff- und Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff. Nachfolgend ist das unterschiedliche Verteilungsmuster von Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien aufgeführt:

Die Herstellung von Siliciumcarbid-Verbundwerkstoffen mit einem Kugelmahlverfahren, einem Hochtemperaturpyrolyseverfahren, einer chemischen Dampfphasenfällung, einer Sputterabscheidung, einem Abscheidungsverfahren und so weiter. Hergestellt durch Kugelmahlverfahren von Siliziumkohlenstoff kann die negative reversible Kapazität 500 bis 1000 mah / g erreichen, Kugelmühle kann das Mischen von Rohstoffen zwischen den Partikeln und die kleinere Partikelgröße fördern, der Spalt zwischen Partikeln trägt auch zur Verbesserung der Leistung von bei der Zyklus der Batterie.

Hochtemperatur-Pyrolyse-Verfahren ist durch Pyrolyse Nano-Silizium-Partikel und organische Vorläufer oder direkte Pyrolyse von organischen Silizium-Vorläufer-Verfahren von Si / C-Verbundwerkstoffen, Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen unter Verwendung dieses Verfahrens, die g-Kapazität ist geringer als das Hochenergie-Kugelmahlverfahren von Si / C-Verbundwerkstoffe, aber höher als die von Graphit, betragen etwa 300 bis 700 mah / g. Dies liegt daran, dass das Pyrolyseverfahren bei der Herstellung von Elektrodenmaterialien viel Substanz ohne elektrochemische Aktivität und eine verringerte Kapazität von Elektrodenmaterialien enthält.

Die Herstellung von Elektrodenmaterialien verwendet andererseits die Methode der Pyrolyse von Silizium, die dazu neigt, sich wieder zu vereinigen und bei der nachfolgenden Verwendung einen stärkeren Pulverisierungseffekt aufzuwachsen. Zusätzlich zu den CVD-Methoden weist die Sputterabscheidung bestimmte Schwierigkeiten auf, die bei der Herstellung nicht häufig verwendet werden und nicht mehr aufgeführt sind.

Anodenmaterialien für Silica-Nanopartikel sind das Studium der frühen Zeit, aber ihr Expansionsvolumeneffekt, ein großer Mangel, schränkt seine Anwendung ein. Der Verbund wurde durch das Silizium-Kohlenstoff-Verbundmaterial für die Siliziumvolumenexpansion hergestellt, wobei gleichzeitig Platz reserviert wurde, um die elektrische Leitfähigkeit des Siliziums in gewissem Maße zu kompensieren und die instabilen Fehler des SEI-Films, dem Hersteller von Batterien, weithin Aufmerksamkeit und Anwendung zu schenken.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.