Welche Prozesse können Silizium modifizieren, um Lithium-Ionen-Batterien optimierter zu gestalten?

Welche Prozesse können verwendet werden, um Silizium zu ändern und zu optimieren? Die zusammengesetzte Behandlung von Silizium und anderen Substanzen kann eine bessere Wirkung spielen, unter der das Verbundmaterial von Silizium-Kohlenstoff eine Art Material ist, das mehr untersucht wurde.

Kohlenstoffmaterial ist derzeit das am häufigsten verwendete negative Elektrodenmaterial. Kohlenstoffmaterial kann in weiche Kohlenstoff (graphitisiertes Kohlenstoff), Graphit, Hartkohlenstoff (amorpher Kohlenstoff) Drei Arten, seine chemische Gleichung von Ladung und Entladung ausgedrückt werden als:

Kohlenstoffanodenmaterial hat eine gute zyklische Stabilität und eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, und Lithiumionen haben keinen offensichtlichen Einfluss auf den Schichtabstand und können bis zu einem gewissen Grad puffert und sich an die Volumenexpansion von Silizium anpassen, sodass es häufig verwendet wird, um sich mit Silizium zu verbinden.

Im Allgemeinen können Verbundwerkstoffe nach den Arten von Kohlenstoffmaterialien in zwei Kategorien unterteilt werden: Siliziumkohlenstoff traditionelle Verbundwerkstoffe und Siliziumkohlenstoff Neue Verbundwerkstoffe. Unter ihnen beziehen sich traditionelle Verbundwerkstoffe auf Silizium und Graphit, MCMB, Carbonschwarz und andere Verbundwerkstoffe sowie neue Verbundwerkstoffe mit Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen auf Silizium- und Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und andere neue Kohlenstoffnanomaterialienverbund.

Entsprechend dem Verteilungsmodus von Silizium werden Siliziumkohlenstoffanodenmaterialien hauptsächlich in beschichteten Typen, eingebetteten Typen und molekularen Kontakttypen unterteilt und gemäß der Morphologie in Partikeltyp und Filmtyp unterteilt und gemäß der Anzahl der Siliziumkohlenstoffszahl Typen, Siliziumkohlenstoff -Binärverbund und Siliziumkohlenstoff Multiple Composite. Die folgende Abbildung zeigt die unterschiedliche Verteilung von Siliziumkohlenstoffanodenmaterialien:

Zu den Präparationsprozessen von Siliziumkohlenstoffverbundwerkstoffen gehören Kugelmahlen, Hochtemperaturrisse, chemische Dampfablagerung, Sputterablagerung, Verdunstung und so weiter. Die reversible Kapazität der durch die Kugel Milling -Methode hergestellten Silizium -Kohlenstoffanode kann 500 ~ 1000 mAh/g erreichen, und das Kugelmahlen kann das gleichmäßige Mischen zwischen den Rohstoffpartikeln fördern und eine kleinere Partikelgröße erhalten, und der Spalt zwischen den Partikeln ist Auch förderlich der Verbesserung der Zyklusleistung der Batterie.

Die Hochtemperatur -Cracking -Methode ist eine Methode, um Si/C -Verbundwerkstoffe durch Knacken von Nano -Siliziumpartikeln und organischen Vorläufern oder direkte Pyrolyse von Silikonvorläufern zu erhalten. Die Gramkapazität von Siliziumkohlenstoffverbundwerkstoffen, die mit dieser Methode erhalten wurden, ist niedriger als die von SI/C-Verbundwerkstoffen, die durch eine energiereiche Kugelmahlen-Methode erhalten wurden, jedoch höher als die von Graphit, etwa 300 ~ 700 mAh/g. Dies liegt daran, dass das durch Pyrolyseverfahren hergestellte Elektrodenmaterial eine große Anzahl von nichtelektrochemisch aktiven Substanzen enthält, wodurch die Kapazität des Elektrodenmaterials reduziert wird.

Nano-Silicon-Partikel wurden früher als negative Elektrodenmaterialien untersucht, ihr großes Expansionsvolumeneffekt begrenzt ihre Anwendung. Das vom Siliziumkohlenstoffverbund vorbereitete Verbundmaterial behält sich den Expansionsraum für die Volumenerweiterung von Silizium vor und macht die Mängel der schlechten Leitfähigkeit von Silizium und instabilem SEI -Film aus und wurde von Zellherstellern weit verbreitet und angewendet . Der berühmte Autohersteller Tesla, das 2016 auf den Markt gebracht wurde, ist das MODLE3 Battery Cell Anode -Material aus Silizium -Kohlenstoffanodenmaterial, seine Geschwindigkeit von 0 bis 60 Meilen pro Stunde (ca. 96,6 Kilometer) nur 6 Sekunden, eine Reichweite von 215 Meilen (ca. 346 Kilometer) , Interessierte können darauf achten.