Cómo diseñar el material de ánodo a base de silicio para baterías de iones de litio para cumplir con los requisitos comerciales

Los materiales de ánodos a base de silicio se consideran uno de los productos alternativos de los materiales de ánodos de carbono comerciales. Sin embargo, debido al efecto de gran volumen en el proceso de carga-descarga, no se pueden comercializar. Por lo tanto, los investigadores han llevado a cabo muchas investigaciones sobre modificaciones. Sobre la base de estudios tanto teóricos como experimentales, se espera que se promueva el estudio de nuevos materiales de ánodos de aleación.

El diseño de la estructura

Para cambiar el rendimiento del monómero de silicio hasta cierto punto, reduzca el coeficiente de expansión de volumen del silicio, pero debido al efecto de volumen todavía existe, y la conductividad eléctrica del silicio en sí es insuficiente para soportar el transporte rápido de iones de litio, por lo que antes Los materiales de ánodo a base de silicio para uso comercial, todavía necesitan una gran cantidad de diseño estructural, para cumplir con los requisitos de la aplicación comercial.

1, la estructura de núcleo-caparazón

La estructura de núcleo-carcasa se basa en el propósito de, a través de la característica básica de la carcasa, para la expansión del volumen de silicona o aleación de silicio con capa amortiguadora, para controlar el efecto de volumen de la estructura de núcleo-carcasa de silicona o aleación de silicio. Los investigadores llevaron a cabo un gran estudio de la estructura núcleo-capa. Figura 4 para la estructura núcleo-capa de Si / NiSi2 / Ni / C, el diagrama de estructura y la curva circular de la muestra.

Deng y otros con nanómetro de Si como núcleo, NiSi2 / nanómetro recubierto de caparazón Si Ni, capa de carbono de recubrimiento y preparación de materiales de ánodos a base de silicio con estructuras núcleo-capa. Las muestras experimentales tienen 1194 MAH / g de capacidad específica reversible, 105 de capacidad de ciclo semanal permanecen a una tasa del 98%. El método de preparación tiene las características de proceso simple y bajo costo.

Wu y otros mediante tecnología de hilado electrostático en las nanopartículas de silicio en la preparación de fibra de carbono hueca de materiales de cátodo de Si / C con estructuras de núcleo-capa. 0.2 A / g, bajo la densidad de corriente de la muestra de la capacidad específica reversible es 903 MAH / g, tasa de retención de capacidad de 100 ciclos semanales del 89%; cuando la densidad de corriente aumentó a 2 a / g, las muestras de la capacidad específica reversible alcanzaron 743 MAH / g, tiene una buena relación de rendimiento. La fibra de carbono hueca no solo inhibe la expansión de volumen de la nano sílice y mejora la conductividad del material.

2, la estructura de sándwich

Sun y otros en polvo de silicio industrial, grafito y sacarosa como materia prima, adopta el método mecánico de molino de bolas de alta energía, reducirá la escala del polvo de silicio industrial y mezclará polvo de silicio industrial y molino de bolas de grafito, la estructura de sándwich están formados por materiales de cátodo compuestos de carbono de pirólisis de sacarosa de alta temperatura recubiertos con @ MS - GC. Las muestras en 0.5 C por debajo de la capacidad específica reversible es de 830 MAH / g, atenuación de la capacidad de ciclo de 100 semanales de solo 0.02%, una semana tiene una buena estabilidad de ciclo. El diseño de estructura avanzada proporciona una red de alta conductividad, por un lado, por otro lado, obstaculiza el Si en el proceso de carga y descarga del efecto de pulverización.

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