¿Por qué el material de carbono de silicio es el cátodo de batería de litio con mayor potencial?

El silicio se encuentra hasta ahora en los materiales del cátodo de las baterías de iones de litio que tienen mayor almacenamiento específico (4200 mAh / g). Es uno de los materiales de ánodo más prometedores, pero como batería de litio de silicio, existen algunos cuellos de botella de aplicación negativos. La primera pregunta es que puede aparecer silicio en la expansión del volumen de reacción. El cálculo teórico y el experimento pueden demostrar que el litio incrustado y el litio desintegrado pueden provocar cambios de volumen. El cambio de volumen es del 320%. No importa qué tipo de material se fabrique, a nivel micro, escala atómica de silicio o escala nanométrica, su expansión es del 300%. El diseño del material debe considerar el gran cambio de volumen. Los materiales de gran capacidad conducirán a los problemas mecánicos de los productos locales. Una serie de investigaciones básicas demuestran que puede agrietarse y causar graves daños.

La expansión del volumen de silicio conducirá a una serie de resultados

1. La pulverización de partículas, el rendimiento del ciclo es deficiente.

2. Las sustancias activas en contacto con el aglutinante del agente conductor son pobres.

El segundo problema es que la película SEI en la superficie del silicio es relativamente gruesa y desigual, la influencia de la temperatura y los aditivos es muy grande, puede afectar la batería de iones de litio en la energía específica.

Debido a que la conductividad eléctrica de la superficie de grafito es especialmente buena, el SEI es relativamente uniforme, su composición no es la misma que la del ánodo de silicio. Con el fin de investigar este problema, los científicos relacionados con la academia china de ciencias hicieron un material modelo, nanómetros, micromecanizado de silicio por columna. Para observar el crecimiento de este material en el proceso de carga y descarga de SEI, encontramos que con el aumento de los tiempos de ciclo, SEI giró gradualmente la columna de silicio para llenar el espacio en el medio, después de que la cubierta también continuará creciendo alrededor de 4.5 micrones, la superficie de silicio sin ningún tratamiento, SEI puede crecer muy espesa. Eso significa que es poroso, el solvente siempre puede exponerse a sumergirse en la superficie de silicio, por lo que en general la batería no es buena en diseño. Cómo resolver este problema, la academia china de ciencias relacionada con el científico hizo algún intento de hacer carbón recubierto sobre silicio, para poder comparar, solo hacemos la parte de grafeno sobre recubierto de silicio, liberamos en otros lugares. Finalmente, vea el recubrimiento y el recubrimiento del crecimiento de la película SEI, el SEI recubierto de carbono se reduce significativamente, hay muchos sin la película SEI recubierta.

Desde la perspectiva de una investigación básica a largo plazo, (1) a través del polvo de nano sílice; (2) recubierto de carbono de silicio; Dicha tecnología puede resolver eficazmente los problemas en la aplicación de silicio del cátodo de batería de litio. Nano carburo u óxido de silicio y carbono de silicio, silicio, se esfuerzan por hacer lo siguiente:

Tamaño de partícula de silicio: <20 nm es lo más pequeño posible (teoría)

Uniformidad: la desviación estándar es inferior a 5 nm.

: pureza> 99,95%

Apariencia: tasa esférica 100%

Además, la superficie del recubrimiento completo es muy importante para evitar que el silicio y el contacto del electrolito produzcan un consumo de película SEI espesa. La microestructura del diseño también es muy importante, desea mantener el contacto eléctrico en el proceso de circulación, los canales de iones, la expansión del volumen.

El mecanismo recubierto de carbono es: Si la expansión del volumen se asume conjuntamente por el grafito y la capa de recubrimiento amorfa, evite los materiales de electrodo negativo del proceso de litio en la pulverización incrustada debido al gran cambio de volumen y la tensión. El efecto del recubrimiento de carbono es:

(1) la restricción y la expansión del volumen de búfer de los sitios activos

(2) prevenir la reunión de actividad de las nanopartículas

(3) para evitar la penetración del electrolito en el centro, mantenga una interfaz estable y SEI

(4) capacidad de relación de contribución de silicio, contribución del material de carbono a la alta conductividad eléctrica

El carbono negativo de silicio tiene un espacio de mercado muy amplio

La tecnología de materiales anódicos es relativamente madura y su concentración es alta, capacidad de transferencia de Japón a China. Actualmente se da prioridad a los materiales de ánodo con material de carbono, bajo costo de baterías de litio, industrialización básica de realización integral en China. Desde el área, China y Japón es la principal producción y comercialización del mundo, la compra de la empresa de baterías de energía del cátodo proviene principalmente de Japón.

En los últimos años, con la mejora continua de la producción y la tecnología de China, China es el principal origen de la materia prima para los materiales de ánodo, la transferencia de la industria de la electricidad de litio a China, aumentando la cuota de mercado. Los materiales de ánodo de carbono de silicio son el futuro de los materiales de cátodo de batería de litio son las aplicaciones más potenciales, qué tan grande es la capacidad de mercado de los materiales de ánodo de carbono de silicio, ahora esto también explica por qué hay tantas empresas y unidades de investigación que diseñan materiales de ánodo de carbono de silicio.

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