Pii-hiili-komposiittimateriaalin valmistus litiumioniakkujen anodimateriaalia varten

- Feb 25, 2020-

Litiumioniakkuja (LIB) on käytetty yhä enemmän suurikapasiteettisissa varastointilaitteissa, kuten sähköajoneuvoissa ja energian varastointilaitteissa (ESS), ja niiden mobiililaitteissa niiden vakaan käyttöiän ja korkean hyötysuhteen vuoksi.

Seuraavia strategioita voidaan käyttää LIB: n energiatiheyden edistämiseen (Wh=kg): 1) muokataan elektroditietoja 2) parannetaan pinnoitustekniikkaa 3) parannetaan anodin ja katodin tietojen täyttämistä, 4) edistetään litiumabsorptiota katodin nopeus. Menetelmät 2-4 rajoittuvat kuitenkin yleensä sisäisen tilan ja suunnittelun optimointiin, ja siksi uusien elektrodimateriaalien koostumusta tutkitaan aktiivisesti.

Tällä hetkellä LIBS: ssä käytetyin katodien lähde on grafiitti. Grafeenikerroksen yksiaksiaalisen orientaation takia sillä on erittäin palautuva varauksen purkautumiskäyttäytyminen ja siksi sillä on pitkä käyttöikä.

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

Ottaen kuitenkin huomioon suurikapasiteettisten paristojen kysynnän tuolloin, grafiitin matala teoreettinen kapasiteetti (372mAh=g, 837mAh=cm3) on keskeinen este grafiitin jatkuvalle käytölle anodimateriaalina. Siksi suurikapasiteettisten ja tehokkaiden litiumparistojen kehittämiseksi on tärkeää kehittää ei-hiilianodimateriaaleja.

Näistä ei-hiilimateriaaleista Si on sopivin, koska sillä on suuri purkauskapasiteetti 4200mAh=g ja litiumvastepotentiaali 0,4 V (vsLi=Li +). Si kohtasi kuitenkin avainkysymyksen, toisin sanoen äänenvoimakkuus muuttui voimakkaasti lataus- ja purkausprosessin aikana, mikä johti huonoon palautuvuuteen ja herkkään kapasiteetin heikkenemiseen.

Tilavuuden laajenemisen vähentämiseksi on ehdotettu lukuisia lähestymistapoja, kuten metallihiukkasten nanoluokan reaktio litiumiin, litiumin kanssa reagoivien heterogeenisten seosten koostumus ja aktiiviset=passiiviset metallikompleksit ja litiumseos=hiilikoostumus. 11-15)

Tässä työpajassa yritämme käsitellä pii-massan laajenemisongelmaa laatimalla pii-hiilimustan (Si-CB) komposiittidataa. CB-rakenne muodostuu primaarihiukkasten aggregaatiosta eri suuntiin muodostamaan verkko eri suuntiin ja tiloihin, jotka CB-aggregaattiin muodostuvat satunnaisen kasvun seurauksena. 16–19)

Siksi tilavuuden kasvaessa nämä tilat toimivat puskurina piitä sisältäviksi.

https://www.gevun.com/