Príprava kompozitného materiálu kremík-uhlík pre materiál anódových iónových batérií

Príprava kompozitného materiálu kremík-uhlík pre materiál anódových iónových batérií

Lítium-iónové batérie (LIB) sa čoraz častejšie používajú vo veľkokapacitných úložných zariadeniach, ako sú elektrické vozidlá a zariadenia na uchovávanie energie (ESS) a mobilné zariadenia, a to kvôli ich stabilným životnostiam a vysokej účinnosti.

Na zvýšenie energetickej hustoty LIB (Wh = kg) sa môžu použiť nasledujúce stratégie: 1) modifikácia elektródových údajov, 2) zlepšenie technológie poťahovania, 3) zlepšenie vyplnenia údajov v anóde a katóde, 4) zvýšenie absorpcie lítia. rýchlosť katódy. Metódy 2-4 sú však vo všeobecnosti obmedzené na optimalizáciu vnútorného priestoru a plánovania, a preto sa aktívne uskutočňuje výskum zloženia nových elektródových materiálov.

V súčasnosti je najreprezentatívnejším zdrojom katód používaných v LIBS grafit. Vďaka jednoosovej orientácii grafénovej vrstvy vykazuje veľmi reverzibilné správanie pri vybíjaní náboja, a preto má dlhú životnosť cyklu.

Okrem toho, keď je grafit úplne nabitý, to znamená, keď sú medzi vrstvami ióny lítia, je elektródový potenciál 0 V vs. Li = Li +. To naznačuje, že grafit môže vykazovať potenciál podobný potenciálu čistého Li kovu. Preto je možné získať vyššiu energiu zostavením batérie s grafitovou katódou a anódou na báze oxidu.

Avšak vzhľadom na dopyt po vysokokapacitných batériách v tom čase je nízka teoretická kapacita grafitu (372mAh = g, 837mAh = cm3) kľúčovou prekážkou nepretržitého využívania grafitu ako anódového materiálu. Preto, aby sa vyvinuli vysokokapacitné, vysokovýkonné lítiové sekundárne batérie, je dôležité vyvíjať nehlíkové anódové materiály.

Spomedzi týchto neuhlíkových materiálov je Si najvhodnejší, pretože má vysokú prietokovú kapacitu 4200 mAh = ga potenciál lítiovej odozvy 0,4 V (vsLi = Li +). Si však narazil na kľúčový problém, to znamená, že objem sa počas procesu nabíjania a vybíjania výrazne zmenil, čo malo za následok zlú reverzibilitu a citlivý pokles kapacity.

Boli navrhnuté početné prístupy na zníženie objemovej expanzie, ako je reakcia kovových častíc na lítium v malom merítku, zloženie heterogénnych zliatin, ktoré reagujú s lítiom, a aktívne = neaktívne kovové komplexy a zliatina lítia = uhlíkové zloženie. 11-15)

V tomto seminári sa pokúsime riešiť problém hromadnej expanzie v kremíku pomocou zložených údajov o kremíku a sadzí (Si-CB). Štruktúra CB je tvorená agregáciou primárnych častíc v rôznych smeroch, aby sa vytvorila sieť rôznych smerov a priestorov vytvorených v agregáte CB v dôsledku náhodného rastu. 16-19)

Preto sa v prípade expanzie objemu tieto priestory použijú ako tlmivý roztok na kremík