Pii-hiili-komposiittimateriaalin valmistus litium-ioni-akkuanodimateriaalille

- Feb 25, 2020-

Litium-ioni-akkuja (LIB) on käytetty yhä enemmän suurikapasiteettisissa varastointilaitteissa, kuten sähköajoneuvoissa ja energian varastointilaitteissa (ESS), ja mobiililaitteissa niiden vakaan käyttöiän ja korkean hyötysuhteen takia.

Seuraavia strategioita voidaan käyttää LIB: n energiatiheyden parantamiseksi (Wh = kg): 1) modifioida elektroditietoja 2) parantaa päällystysteknologiaa 3) parantaa anodin ja katodin tietojen täyttämistä, 4) edistää litiumin imeytymistä katodin nopeus. Menetelmät 2-4 rajoittuvat kuitenkin yleensä sisätilan optimointiin ja suunnitteluun, ja siksi uusien elektrodimateriaalien koostumusta tutkitaan aktiivisesti.

Tällä hetkellä LIBS: ssä katodien edustavin lähde on grafiitti. Grafeenikerroksen yksiakselisen orientaation vuoksi sillä on erittäin palautuva varaus- ja purkauskäyttäytyminen, ja siksi sen sykli on pitkä.

Lisäksi, kun grafiitti on täysin varautunut, eli kun litiumioneja on läsnä kerrosten välillä, elektrodipotentiaali on 0 V vs Li = Li +. Tämä osoittaa, että grafiitilla voi olla samanlainen potentiaali kuin puhtaalla Li-metallilla. Siksi korkeampaa energiaa voidaan saada kokoamalla akku grafiittikatodilla ja oksidipohjaisella anodilla.

Kun otetaan huomioon suurikapasiteettisten paristojen kysyntä tuolloin, grafiitin pieni teoreettinen kapasiteetti (372mAh = g, 837mAh = cm3) on keskeinen este grafiitin jatkuvalle käytölle anodimateriaalina. Siksi suuren kapasiteetin, erittäin suorituskykyisten litiumakkujen kehittämiseksi on tärkeää kehittää hiilivapaat anodimateriaalit.

Näistä hiilettömistä materiaaleista Si on sopivin, koska sen purkauskapasiteetti on suuri 4200mAh = g ja litiumvastepotentiaali 0,4 V (vsLi = Li +). Si kohtasi kuitenkin avainongelman, toisin sanoen tilavuus muuttuu voimakkaasti lataus- ja purkuprosessin aikana, mikä johtaa huonoon palautuvuuteen ja herkään kapasiteetin rappeutumiseen.

Tilavuuden laajentumisen vähentämiseksi on ehdotettu lukuisia lähestymistapoja, kuten metallihiukkasten nanomittakaavainen vaste litiumille, litiumin kanssa reagoivien heterogeenisten seosten koostumus ja aktiiviset = inaktiiviset metallikompleksit ja litiumseos = hiilikoostumus. 11-15)

Tässä työpajassa yritämme käsitellä piiden massan laajenemisongelmaa säveltämällä pii-hiilimustan (Si-CB) komposiittitietoja. CB-rakenne muodostuu yhdistämällä primaarhiukkaset eri suuntiin muodostamaan eri suuntiin ja välilyönteihin muodostuva verkko, joka muodostuu CB-aggregaattiin satunnaisen kasvun vuoksi. 16-19)

Siksi tilavuuden laajenemisen tapauksessa nämä tilat toimivat puskurina piin sisältämiseksi.

https://www.gevun.com/