Одоогоор шинэ энергийн автомашинуудад зориулсан лити-ион батерейнуудын энергийн нягтрал сайжруулах шаардлагатай байгаа бөгөөд уламжлалт түлштэй автомашинуудыг солих хугацаа удах бүрд их байна. Эрчим хүчний лити-ион батерейгийн энергийн нягтрал сайжруулах гол арга бол шинэ өндөр хүчин чадалтай анод, катод материал ашиглах явдал юм. Силиконы онолын онцгой хүчин чадал 4200mAh/g хүрч, графит анод материалынхнаас 10 дахин их байдаг. Тиймээс үүнийг литийн батерейны дараагийн үеийн анод материал гэж үздэг.
Silicon is the second most abundant element in the earth’s crust. Theoretically, one silicon atom can alloyed with 4.4 lithium atoms to form Li4.4Si, so silicon has a very high theoretical specific capacity. In addition, the lithium embedding potential of silicon is higher than that of graphite anode, which can effectively avoid the formation of lithium dendrites. However, silicon is prone to cause a series of side reactions due to huge volume changes in the charging and discharging process:
(1) Олон удаа хэмжээ томорч, багасч байгаа тул силикон хэсгүүдийн доторх стресс хуримтлагдаж, эцэст нь силикон материал нунтаг болж, поляр хавтангийн хэсгүүдийн хооронд болон силикон хэсгүүд болон дамжуулагчийн хооронд цахилгааны холболт муудаж, эргэлтийн гүйцэтгэл муу болно;
(2) Силикон хэсгүүдийн гадаргуу дээрх SEI кино хагарч, дахин үүсч их хэмжээний литиум зардаг, анхны нөлөө бага, эргэлт муу.
Тиймээс, силикон суурь анод материалуудыг түгээмэл ашиглахын тулд засвар хийх шаардлагатай.
Si сөрөг хайлш литиум хадгалах механизмыг хайлуулах/дахин хайлуулах процессыг тооцоолоход их хэмжээний томруулалт/багасалт бий болдог, хайлах урвал силикон руу өндөр онцгой хүчин чадал авчирч, гэхдээ орон зайны өөрчлөлтийг асар ихээр бий болгодог, ингэснээр Li15Si4 хайлшаар хоёртын хэмжээний томруулалт ой roughly 300% орчим байна.
For the entire electrode, the expansion and contraction of each particle will “squeeze” the surrounding particles, which will cause the electrode material to fall off the electrode due to stress, which will lead to a sharp decline in battery capacity and a shortened cycle life. For a single silicon powder particles embedded in the process of lithium, outer intercalated-li form amorphous LixSi volume expansion occurs, the inner layer is not embedded lithium is not inflation, cause huge stress is generated in each silicon particles caused by single silicon particle cracking, circulation in the process of constantly produce new surface, leading to solid electrolyte layer (SEI film) continue to form, continuously drains lithium ion, The overall battery capacity continues to decline.
Одоогоор силикон анодын өөрчлөлтийн хэрэглээ голчлон цахилгаан дамжуулах материалын нийлмэл, нано/порос, шинэ биндэр хөгжүүлэлт, интерфейсийн тогтвортой байдлыг сайжруулах болон предварит литийн технологийн судалгаанд төвлөрч байна.
Силикон анодын электрохимийн гүйцэтгэлийг бүрхэлт, холимог, эсвэл сайн дамжуулдаг сүлжээ гетероинжекцтэйгээр бүтээх замаар сайжруулах боломжтой бөгөөд ингэснээр литийн ионы нүүдлийн кинетик саад бэрхшээлийг багасгаж, силикон материалын өргөжилтэд зориулж тусгай зайг бий болгоно.
Нийтлэг танилцуулдаг дамжуулдаг материалууд нь Ag, дамжуулдаг полимер, графитжсан нүүрсний материал гэх мэт орно. Силикон болон графит материалын холилт, тохиролцоо нь хамгийн их боломжийн хэрэглээний чиглэл бөгөөд, мөн одоогийн халуун силикон карбон (Si/C) анодын материалууд юм.
Теоретик ба туршилтын үр дүнгээс харахад, силикон наночарнууруудын хэмжээ 150нм-ээс бага, силикон хэсгүүдийн бүрхэлт 380нм-ээс бага, эсвэл силикон наногат шугамын радиаль өргөн 300нм-ээс бага байх үед, нано-силикон материал нь өөрийн хэмжээний өргөжилтийг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд литийн ионыг анх удаа оруулсаны дараа нунтаглахгүй байна.
Микрон силикон хэсгүүдтэй харьцуулахад, силикон нано материалууд илүү өндөр хүчин чадал, илүү тогтвортой бүтэц ба гүйцэтгэл, илүү хурдан цэнэглэх ба цэнэгийг буцаах чадварыг үзүүлж байна. Одоогийн байдлаар химийн уурын идэвхжил арга (CVD), шингэн фазын урвалаар, магнийн температураар бууруулах аргаар төмрийн оксид эсвэл силикатыг бэлтгэж 380 нм хүртэлх хэмжээтэй силикон суурь наночарнууруудын төрөл бүрийн хэлбэрийг гаргаж байна.
Цуурхай дизайн нь силикон карбон анодын материалаас үүссэн хэмжээний өргөжилтэд зориулж зайг хадгалдаг бөгөөд ингэснээр бүх хэсэг эсвэл электрод нь ноцтой бүтэцийн өөрчлөлт гаргахгүй. Цуурхайг гаргах нийтлэг аргууд: (1) Силикон карбоны хоосон Si/C үндэс-дугтуй бүтэцтэй материал бэлтгэх; (2) Ke-дугтуй бүтэцтэй Si/C нэгдлийг бэлтгэх. Үндэс ба дугтуй хоорондын хангалттай хоосон зайтай бүтэц нь өндөр хүчин чадалтай анодын материалын хэмжээний нөлөөлөлд туслахад өргөн хэрэглэгддэг. (3) Цуурхай силикон материал (силикон спонж бүтэц гэх мэт) бэлтгэх.
Силикон суурь материалын цуурхай дизайн нь литийг наахад зориулж зайг хадгалахаас гадна, хэсгүүдийн дотоод стрессийг бууруулан, хэсгүүдийг
Чанар буурахыг хойшлуулж чадна. Силикон карбон анодын материалаас циклийг гүйцэтгэх гүйцэтгэлийг тодорхой хэмжээгээр сайжруулах боломжтой.
The strong binder can effectively inhibit the pulverization of silicon particles, inhibit the crack of silicon electrode, and improve the cyclic stability of silicon anode materials. In addition to the common CMC, PAA and PVDF binder, TiO2 coating silicon material has been tried in the current research to realize the self-healing function of pole chip crack. To improve the elasticity of the binder, to withstand the volume expansion and contraction of the silicon anode, release the resulting stress and so on.
Лити ионы батерейн систем нь олон интерфейсийн систем бөгөөд, бүх холбоос интерфейсийн тогтвортой байдал болон наалдлын хүчийг сайжруулах нь литийн ионы батерейн системийн циклийн тогтвортой байдал болон хүчин чадалд чухал нөлөө үзүүлдэг. Электролитын найрлагыг сайжруулан, SiOx пассивацийн давирхайг арилгах замаар силикон суурь материалуудын хүчин чадал хөгжих болон циклийн тогтвортой байдлыг сайжруулсан. Силикон карбон электрод дээр ZnO бүрхүүлээр интерфейсийг оптимизлож, SEI хальсны тогтвортой байдлыг баталгаажуулсан.
Силикон анодын материал нь анхны мөчлөгт их хэмжээний буцаан олшруулшгүй литий зарцуулдаг. Силикон анодод зарим литий (металл литийн нунтаг эсвэл LixSi) урьдчилан нэмэх арга нь буцаан олшруулшгүй литийн зарцуулалтыг нэмэгдүүлэхийг зорьдог бөгөөд үүнийг урьдчилсан литийн технологи гэж нэрлэдэг.
Oдоо үед, гадаргууг өөрчилсөн хуурай, тогтвортой метал литийн нунтаг нэмэгдүүлэх, урьдчилан литийнжуулах зорилгоор эсвэл LixSi найруулгыг нэмэх замаар хиймэл SEI кинэгчийн хамгаалалтын давхарга үүсгэхэд өргөн хэрэглэгддэг.
Силикон суурь анодын материалын 300%-ийн багтаамжийн өргөжилтийн хувьтай харьцуулахад, SiOx анодын материалд идэвхгүй элемент хүчилтөрөгчийг нэвтрүүлэх нь литийн задрах явцад идэвхтэй материалаар багтаамжийн өргөжилтийн хувь (160%, силикон анодаас 300%-иас бага) -ийг ихээхэн бууруулдаг бөгөөд өндөр эргэж болох хүчин чадал (1400-1740mAh/g) -тай.
Гэвч, худалдааны графит анодтой харьцуулахад SiOx-ийн багтаамжийн өргөжилт нь одоогийн байдлаар ноцтой хэвээр байгаа бөгөөд SiOx-ийн цахилгаан дамжуулалт нь Si-ээс муу байна. Тиймээс SiOx материалуудыг худалдааны хэрэглээнд оруулахын тулд нарийн төвөгтэй асуудлуудыг даван туулах шаардлагатай. Энэ нь ионы батарейн анодын материалыг судлах Hotspot-ийн нэг юм.
Силикон оксидын цахилгаан дамжуулалт муу бөгөөд литийн ионы батарейн сөрөг электродод үүнийг хэрэглэх хамгийн түгээмэл арга нь карбон материалтай нийлмэл хийх явдал юм. Карбон эх үүсвэрийг сонгох нь нийлмэл материалаар гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг. Түгээмэл хэрэглэгддэг карбон эх үүсвэрүүд нь фенолын резин, хутга, фруктоз, глюкоз, лимоны хүчил шиг органик карбон эх үүсвэрүүд, графит, графены оксид, цахилгаан дамжуулах полимер материалууд зэрэг орно. Үүнд, графенийн хоёр хэмжээст бүтэц нь уян хатан бөгөөд графенээр ороосон SiOx нь багтаамжийн өргөжилт болон багасах процесст өөрийгөө засах боломжийг олгодог. Бөөрөнхий хэлбэртэй силикон оксидод нэмэхээс гадна нэг хэмжээст силикон оксид материал нь литийн ион болон электронуудын тархалтыг хялбарчлах болно.
Силикон-окис сөрөг электродын хэрэглээнд, силикон материалаас үүдэлтэй багтаамжийн өргөжилтийн нөлөө нь бага ч, хүчилтөрөгчийг нэвтрүүлснээр анхны Кулон үр ашиг буурах явдал тохиолддог тул анхны нөлөөг сайжруулах нь шийдвэрлэх шаардлагатай асуудал юм.
Бидний бүтээгдэхүүн болон шийдлүүдийн талаар илүү их мэдээлэл авахын тулд доорх формыг бөглөнө үү, бидний мэргэжилтнүүд танд удахгүй холбогдох болно
Шандонг мужид 3000 TPD алтны флотацийн төсөл
Fax: (+86) 021-58779592
Хаяг: Тасаг 606, Барилга D3, Хэсгийн II, Чуансха Бизнес Центр, 777 урт, Миаочуан гудамж, Пудонг шинэ бүс, Шанхай, Хятад улс
Зохиогчийн эрх © 2023. Промайнер (Шанхай) Уул уурхайн технологи ХХК.
