Ⅰ. Avantaj pèfòmans ak defi nan Silisyòm-Materyèl anod kabòn
(1) Karakteristik elektwochimik Silisyòm
Nan rechèch anod batri ityòm-ion, Silisyòm atire atansyon enpòtan akòz kapasite espesifik teyorik trè wo li yo. Lè yo fin litiyasyon konplè, Silisyòm ka fòme alyaj ak yon kapasite espesifik ki rive nan 4200 mAh / g, prèske dis fwa sa yo ki nan grafit konvansyonèl yo. Pwopriyete sa a bay yon fondasyon materyèl solid pou amelyore dansite enèji batri. Pwosesis ensèsyon / ekstraksyon ityòm prensipalman depann sou reyaksyon alyaj revèsib ant Silisyòm ak ityòm. Avantaj remakab kapasite espesifik Silisyòm fè li yon kandida debaz pou materyèl anod ki gen gwo -enèji-. Sepandan, pandan litiation, patikil Silisyòm sibi gwo ekspansyon volim, ki depase 300% baze sou done eksperimantal, byen lwen depase seri deformation materyèl ki baze sou kabòn-. Sa a varyasyon volim sibstansyèl piti piti dekole kontak ant materyèl aktif, deranje chemen kondiktif ant patikil, ki mennen nan elektwòd enstabilite estriktirèl, ki afekte pèfòmans sik ak estabilite elektwochimik. Enstabilite estriktirèl plis deklanche yon seri de pwoblèm degradasyon pèfòmans elektwochimik. Frakti nan rezo kondiktif la anpeche chemen migrasyon elèktron, entansifye polarizasyon elektwòd, ak lakòz kapasite rapid fennen. Ansanm, fim nan entèfaz elektwolit solid (SEI) ki te fòme sou sifas Silisyòm pandan sik inisyal la difisil pou estabilize; litiation-deformation pwovoke kontinyèlman domaje fim nan SEI, pwovoke repete refòm. Pwosesis sa a pa sèlman akselere konsomasyon elektwolit, men tou rezilta nan pèt konsiderab kapasite irevokabl, menase lavi sik.
(2) Defi materyèl Silisyòm-Anod kabòn yo
Nan aplikasyon pratik, gwo ekspansyon ak kontraksyon patikil Silisyòm pandan sikilasyon repete nan Silisyòm -anod kabòn fasilman lakòz patikil pulverizasyon, fann kouch elektwòd, ak destriksyon rezo kondiktif orijinal la, ki mennen nan n bès kapasite rapid. Apre plizyè dizèn de sik, pousantaj retansyon kapasite a desann anpil, ki se rezon prensipal ki gen gwo -Silisyòm- anod kontni pa ka ranplase lajman grafit komèsyalman. Estrikti fim SEI sou sifas Silisyòm lan trè enstab. Kòm deformation patikil pèsiste, kouch SEI orijinal la domaje ak toujou ap rebati, sa ki lakòz konsomasyon elektwolit kontinyèl ak yon ogmantasyon gradyèl nan rezistans entèfas. Enstabilite fim SEI pa sèlman afekte efikasite Coulombic inisyal la, men li ka tou deklanche reyaksyon segondè nan koòdone elektwòd-elektwolit la, akselere aje elektwòd la. Se poutèt sa, byenke entwodwi materyèl kabòn soulaje ekspansyon Silisyòm nan yon sèten mezi ak amelyore konduktiviti jeneral, reyalize inifikasyon nan estabilite estriktirèl, konduktiviti segondè, ak estabilite entèfas nan nivo konsepsyon materyèl rete yon defi debaz nan rechèch aktyèl Silisyòm -anod kabòn.
Ⅱ. Estrateji Optimizasyon Estriktirèl pou Silisyòm-Kabòn Composites
(1) Nwayo-Konsepsyon Estrikti Koki
Nan rechèch Silisyòm-anod kabòn, Si@C nwayo-estrikti koki reprezante yon konsepsyon ki gen matirite ak trè kontwole. Estrikti sa a sèvi ak patikil Silisyòm kòm materyèl debaz aktif, kouvwi ak yon koki kabòn kontinyèl, dans. Kouch kabòn nan posede bon konduktiviti elektwonik, efektivman amelyore konduktiviti materyèl la an jeneral, pandan y ap ofri tou sèten fleksibilite ak fòs mekanik pou bese estrès entèn ki te pwodwi pa chanjman volim Silisyòm nan pandan litiation / delityasyon, diminye risk pou yo fann patikil ak echèk estriktirèl. Konpayi nou an baybatri R & D ekipmanepisolisyon pwodiksyon batri Customizedki ka sipòte devlopman ak tès materyèl avanse sa yo.
(2) Entwodwi Estrikti Pore
Pou plis soulaje domaj estriktirèl ki soti nan ekspansyon volim, entwodwi estrikti pore sèvi kòm yon metòd siplemantè efikas. Konstwi micron- oswa nano-porositë echèl nan konpoze an non sèlman amelyore pénétration elektwolit ak ankouraje sinetik difizyon ityòm-ion, men tou bay espas pou akomode ekspansyon, kidonk amelyore estabilite elektwòd jeneral. Segondè sifas espesifik ki soti nan estrikti ki pore ka ankouraje fòmasyon fim SEI ki estab, imedyatman amelyore efikasite inisyal Coulombic. Rechèch ki enplike kouch patikil Silisyòm ki mouye ak kabòn aktive pwodui yon konpoze ak yon sifas espesifik nan 183 m² / g ak yon premye efikasite Coulombic ogmante a 83.6%.
(3) Konstwi rezo kondiktif 3D
Silisyòm konduktivite ki ba intrinsèque fè li gen tandans pou isterèz reyaksyon ak kapasite fennen nan aplikasyon ki wo -. Pou adrese limit sa a, chèchè yo prezante materyèl konduktif tankou grafèn ak nanotub kabòn pou konstwi rezo konduktif 3D, ki vize pou bay chemen kondiksyon elektwon ki estab, kontinyèl ant patikil Silisyòm. Sa a siyifikativman amelyore kapasite pousantaj ak amelyore kapasite rapid chaj / egzeyat.
Pou egzanp, yon materyèl anod ki itilize nanotub kabòn milti-ranpa (MWCNTs) kòm yon eskèlèt konpoze ak patikil Silisyòm pou fòme yon estrikti rezo yerarchize ka kenbe yon kapasite espesifik nan 1200 mAh/g nan yon vitès 2C, siyifikativman pi wo pase kontwòl san konpoze (gade Figi 1). Anplis de sa, enkòpore kouch grafèn plis amelyore sipò mekanik, sinèrji ak CNT yo efektivman amelyore estabilite estriktirèl an jeneral. Pou entegre materyèl avanse sa yo nan pwodiksyon, konsidere nou anEn solisyon liy pwodiksyon batriki fèt pou fabrikasyon batri ki gen gwo -pèfòmans.
(4) reglemante estabilite entèfas
Reyaksyon entèfas pandan monte bisiklèt gen yon gwo enpak sou estabilite anod kabòn silikon-. Sifas patikil Silisyòm fasil reyaji grav ak elektwolit la pandan ityasyon, sa ki lakòz repete fim SEI ka zo kase ak rejenerasyon, ki konsome ityòm aktif ak diminye efikasite Coulombic. Metòd komen yo enkli entwodwi kouch nitwojèn-dope kouch kabòn sou sifas patikil Silisyòm, lè l sèvi avèk tretman fliyò pou fòme estrikti ki estab LiF-rich SEI, epi ajoute aditif fonksyonèl tankou kabonat fluoroethylene (FEC) nan elektwolit la pou amelyore plis dansite fim SEI ak entegrite, siyifikativman siprime reyaksyon bò. Done tès yo endike ke ajoute 5% FEC nan elektwolit la amelyore retansyon kapasite Silisyòm -anod kabòn pa prèske 20% apre 100 sik, ak yon rediksyon klè nan kapasite irevokabl.
Ⅲ. Teknik Preparasyon ak Defi-Ogmante pou Silisyòm-Anod Carbon
(1) Estati Metòd Preparasyon Prensipal yo
Metòd aktyèl yo pou prepare anod silisyòm-kabòn konpoze prensipalman gen ladan sol-jèl, fraisage boul mekanik, ak depozisyon chimik vapè (CVD). Metòd jèl sol-inifòm dispèse précurseurs nan solisyon, pa konvèsyon jèl ak tretman chalè, konstwi estrikti konpoze ak bon lyezon entèfas ak gwo dispèsibilite. Metòd sa a ofri avantaj nan kontwòl mikrostruktur men li trè sansib a tanperati ak pH, li enplike sik pwosesis long, epi li pa apwopriye pou pwodiksyon pakèt. Mekanik boul fraisage relativman lajman te itilize nan pwodiksyon endistriyèl pwosè akòz ekipman senp ak ba konsomasyon enèji. Li ka fèt nan tanperati chanm men li soufri de kontwòl inifòmite pòv nan kouch kabòn; aglomerasyon lokal febli konsistans materyèl ak estabilite. CVD ka konstwi kokiy kabòn dans, kontwole epè nan tanperati relativman ba, sa ki fè li patikilyèman apwopriye pou estrikti nwayo-. Sepandan, pwosesis sa a fè fas ak gwo kantite envestisman nan ekipman, sik reyaksyon long, ak kapasite limite, sa ki anpeche kapasite li pou sipòte gwo -bezwen fabrikasyon volim.TOB NEW ENERGYespesyalize nansolisyon liy pilòt batriki ka ede ogmante pwosesis laboratwa-devlope sa yo.
(2) Estrikti pri ak baryè endistriyalizasyon
Sous pri prensipal yo pou endistriyalizasyon materyèl Silisyòm-kabòn yo enkli pwosesis matyè premyè Silisyòm, seleksyon sous kabòn, konsomasyon enèji tretman chalè, ak konpleksite pwosesis jeneral. Poud nano-nano-pote tradisyonèl yo piti piti ranplase pa boul-poud Silisyòm natirèl moulen akòz gwo pri ak kontrent resous yo. Sepandan, patikil Silisyòm natirèl yo jeneralman pi gwo ak kouch oksid sifas ki pi epè, ki mande plizyè etap pre-tretman tankou lave asid ak gwo -enèji boul fraisage, ki ogmante chay anviwònman an. Seleksyon sous kabòn dirèkteman afekte konduktiviti materyèl ak bon jan kalite kouch. Sous kabòn komen yo enkli grafit, asetilèn nwa, glikoz, sikwoz, ak polyacrylonitrile, ki varye anpil nan konduktiviti, pwopriyete fim -fòme, ak pri, ki mande fòmilasyon apwopriye ak seleksyon ki baze sou aplikasyon an sib. Pandan ke divès pwosesis yo te reyalize optimize pèfòmans materyèl nan laboratwa, yo souvan pataje karakteristik nan "sedeman ki ba - gwo konsomasyon enèji - enstabilite". Pa egzanp, byenke CVD bay bon jan kalite-kouvwi kabòn, pwodiksyon li yo limite pa volim réacteurs, sa ki fè li difisil pou satisfè demann pwodiksyon an mas.TOB NEW ENERGYofri konplèekipman pou materyèl batriepi li ka bay konsèy sou seleksyon materyèl ak apwovizyone pou aplikasyon espesifik ou ak echèl. Anplis de sa, ekspètiz nou an nanpwochen -jenerasyon sipò teknoloji batri(tankou pil solid-eta, pil sodyòm-ion, elatriye) ka gide w atravè konpleksite entegrasyon materyèl avanse.
