تحضير وتحسين أداء المواد المركبة من الكربون السيليكوني المسامي

تتطور بطاريات الليثيوم أيون بشكل رئيسي نحو كثافة طاقة عالية. في درجة حرارة الغرفة، تُمزج مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون مع الليثيوم لإنتاج طور Li3.75Si الغني بالليثيوم، بسعة نوعية تصل إلى 3572 مللي أمبير/غرام، وهي أعلى بكثير من السعة النوعية النظرية للقطب السالب الجرافيتي البالغة 372 مللي أمبير/غرام. ومع ذلك، أثناء عمليات الشحن والتفريغ المتكررة لمواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون، يمكن أن يُحدث تحول طوري Si وLi3.75Si تمددًا هائلاً في الحجم (حوالي 300%)، مما يؤدي إلى تفتت هيكل مواد الأقطاب وتكوين طبقة SEI باستمرار، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض سريع في السعة. تُحسّن الصناعة بشكل رئيسي أداء مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون واستقرار بطاريات السيليكون من خلال تقنيات القياس النانوي، وطلاء الكربون، وتكوين المسام، وغيرها.

تتميز مواد الكربون بموصلية كهربائية جيدة، وتكلفة منخفضة، ومصادر واسعة. يمكنها تحسين موصلية واستقرار أسطح المواد القائمة على السيليكون. تُستخدم بشكل تفضيلي كمضافات لتحسين أداء الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون. تُعدّ مواد السيليكون والكربون الاتجاه السائد لتطوير الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون. يمكن لطلاء الكربون تحسين استقرار أسطح المواد القائمة على السيليكون، لكن قدرته على تثبيط تمدد حجم السيليكون عامة ولا يمكنها حل مشكلة تمدد حجم السيليكون. لذلك، لتحسين استقرار المواد القائمة على السيليكون، يجب بناء هياكل مسامية. الطحن بالكرات هو طريقة صناعية لتحضير المواد النانوية. يمكن إضافة إضافات أو مكونات مادية مختلفة إلى الملاط الناتج عن الطحن بالكرات وفقًا لمتطلبات تصميم المادة المركبة. يتم توزيع الملاط بالتساوي عبر أنواع مختلفة من الملاط وتجفيفه بالرش. أثناء عملية التجفيف الفوري، ستشكل الجسيمات النانوية والمكونات الأخرى في الملاط خصائص هيكلية مسامية تلقائيًا. يستخدم هذا الورق تقنية طحن الكرات الصناعية والصديقة للبيئة وتجفيف الرش لإعداد مواد مسامية تعتمد على السيليكون.

يمكن أيضًا تحسين أداء المواد القائمة على السيليكون من خلال تنظيم مورفولوجيا وخصائص توزيع مواد السيليكون النانوية. في الوقت الحاضر، تم تحضير مواد قائمة على السيليكون ذات مورفولوجيات وخصائص توزيع متنوعة، مثل قضبان السيليكون النانوية، والسيليكون النانوي المسامي المضمن في الجرافيت، والسيليكون النانوي الموزع في كرات الكربون، والهياكل المسامية لمصفوفة السيليكون/الجرافين، وغيرها. على نفس النطاق، وبالمقارنة مع الجسيمات النانوية، يمكن للصفائح النانوية أن تكبح بشكل أفضل مشكلة التكسير الناتجة عن التمدد الحجمي، وتتميز المادة بكثافة ضغط أعلى. يمكن أن يؤدي التكديس غير المنتظم للصفائح النانوية أيضًا إلى تكوين بنية مسامية. للانضمام إلى مجموعة تبادل الأقطاب السالبة للسيليكون. توفير مساحة عازلة للتمدد الحجمي لمواد السيليكون. لا يقتصر استخدام أنابيب الكربون النانوية (CNTs) على تحسين موصلية المادة فحسب، بل يعزز أيضًا تكوين هياكل مسامية للمادة نظرًا لخصائصها المورفولوجية أحادية البعد. لا توجد تقارير عن هياكل مسامية مكونة من صفائح السيليكون النانوية وأنابيب الكربون النانوية. تعتمد هذه الورقة البحثية على طرق الطحن بالكرات، والطحن والتشتيت، والتجفيف بالرش، والطلاء المسبق بالكربون، والتكليس، وتُدخل مُحفِّزات مسامية في عملية التحضير لتحضير مواد أقطاب سالبة مسامية قائمة على السيليكون، تُشكَّل بالتجميع الذاتي لصفائح السيليكون النانوية والأنابيب النانوية الكربونية. عملية التحضير بسيطة وصديقة للبيئة، ولا تُخلِّف أي سوائل أو مخلفات نفايات. هناك العديد من الدراسات المنشورة حول طلاء الكربون للمواد القائمة على السيليكون، ولكن لا توجد مناقشات مُعمَّقة حول تأثير الطلاء. تستخدم هذه الورقة الأسفلت كمصدر للكربون لدراسة آثار طريقتي طلاء الكربون، طلاء الطور السائل وطلاء الطور الصلب، على تأثير الطلاء وأداء مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون.

تجربة واحدة

1.1 إعداد المواد

يتضمن تحضير المواد المركبة المسامية من السيليكون والكربون خمس خطوات رئيسية: الطحن بالكرات، والطحن والتشتيت، والتجفيف بالرش، والطلاء المسبق بالكربون، والكربنة. أولًا، يُوزن 500 غرام من مسحوق السيليكون الأولي (محلي، نقاء 99.99%)، ويُضاف 2000 غرام من الأيزوبروبانول، ثم يُجرى الطحن الرطب بالكرات بسرعة 2000 دورة/دقيقة لمدة 24 ساعة للحصول على عجينة سيليكون نانوية. تُنقل عجينة السيليكون الناتجة إلى خزان نقل التشتت، وتُضاف المواد وفقًا لنسبة كتلة السيليكون: الجرافيت (منتج في شنغهاي، درجة البطارية): أنابيب الكربون النانوية (منتجة في تيانجين، درجة البطارية): بولي فينيل بيروليدون (منتج في تيانجين، درجة تحليلية) = 40:60:1.5:2. يُستخدم الأيزوبروبانول لضبط محتوى المواد الصلبة، وقد صُممت هذه النسبة لتكون 15%. يتم الطحن والتشتيت بسرعة تشتت 3500 دورة/دقيقة لمدة 4 ساعات. تُقارن مجموعة أخرى من الملاط بدون إضافة أنابيب نانوية كربونية، وتكون المواد الأخرى متماثلة. يُنقل الملاط المشتت الناتج بعد ذلك إلى خزان تغذية التجفيف بالرش، ويُجرى التجفيف بالرش في جو محمي بالنيتروجين، مع درجات حرارة دخول وخروج 180 و90 درجة مئوية على التوالي. ثم يُقارن نوعان من طلاء الكربون: طلاء الطور الصلب وطلاء الطور السائل. طريقة طلاء الطور الصلب هي: يُخلط المسحوق المجفف بالرش مع مسحوق الأسفلت بنسبة 20% (صنع في كوريا، D50 هو 5 ميكرومتر)، ويُخلط في خلاط ميكانيكي لمدة 10 دقائق، وتكون سرعة الخلط 2000 دورة/دقيقة للحصول على مسحوق مطلي مسبقًا. طريقة طلاء الطور السائل هي: يضاف المسحوق المجفف بالرش إلى محلول زيلين (مصنوع في تيانجين، درجة تحليلية) يحتوي على 20٪ أسفلت مذاب في المسحوق بمحتوى صلب بنسبة 55٪، ويقلب بالتفريغ بالتساوي. يُخبز في فرن تفريغ عند 85 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، ويوضع في خلاط ميكانيكي للخلط، وسرعة الخلط 2000 دورة في الدقيقة، ووقت الخلط 10 دقائق للحصول على مسحوق مطلي مسبقًا. وأخيرًا، تم تحميص المسحوق المطلي مسبقًا في فرن دوار تحت جو من النيتروجين بمعدل تسخين 5 درجات مئوية / دقيقة. تم الاحتفاظ به أولاً عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 550 درجة مئوية لمدة ساعتين، ثم استمر في التسخين حتى 800 درجة مئوية وحافظ على درجة حرارة ثابتة لمدة ساعتين، ثم تم تبريده بشكل طبيعي إلى أقل من 100 درجة مئوية وتفريغه للحصول على مادة مركبة من السيليكون والكربون.

1.2 طرق التوصيف

تم تحليل توزيع حجم جسيمات المادة باستخدام جهاز اختبار حجم الجسيمات (إصدار Mastersizer 2000، صنع في المملكة المتحدة). واختُبرت المساحيق الناتجة في كل خطوة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (Regulus8220، صنع في اليابان) لفحص شكلها وحجمها. كما تم تحليل بنية الطور للمادة باستخدام محلل حيود المساحيق بالأشعة السينية (D8 ADVANCE، صنع في ألمانيا)، وحُلل التركيب العنصري للمادة باستخدام محلل طيف الطاقة. استُخدمت مادة السيليكون والكربون المُركبة الناتجة لصنع نصف خلية زر من طراز CR2032، وكانت نسبة كتلة السيليكون والكربون: SP: CNT: CMC: SBR هي 92:2:2:1.5:2.5. القطب المضاد عبارة عن صفائح ليثيوم معدنية، والإلكتروليت عبارة عن إلكتروليت تجاري (طراز 1901، صنع في كوريا)، ويستخدم غشاء Celgard 2320، ونطاق جهد الشحن والتفريغ هو 0.005-1.5 فولت، وتيار الشحن والتفريغ هو 0.1 درجة مئوية (1 درجة مئوية = 1 أمبير)، وتيار قطع التفريغ هو 0.05 درجة مئوية.

لإجراء مزيد من البحث في أداء المواد المركبة من السيليكون والكربون، صُنعت بطارية 408595 صغيرة مغلفة ذات حزمة ناعمة. استخدم القطب الموجب NCM811 (مصنوع في هونان، من فئة البطاريات)، بينما شُوِّب القطب السالب بالجرافيت بنسبة 8% من مادة السيليكون والكربون. تتكون تركيبة ملاط ​​القطب الموجب من 96% من NCM811، و1.2% من فلوريد البولي فينيلدين (PVDF)، و2% من عامل موصل SP، و0.8% من أنابيب الكربون النانوية، وNMP كمشتت. أما تركيبة ملاط ​​القطب السالب فهي 96% من مادة القطب السالب المركبة، و1.3% من CMC، و1.5% من SBR، و1.2% من CNT، ويُستخدم الماء كمشتت. بعد عمليات التقليب، والطلاء، والدرفلة، والقطع، والتصفيح، ولحام الصفائح، والتغليف، والخبز، وحقن السوائل، والتشكيل، وتقسيم السعة، تم تحضير بطاريات 408595 صغيرة مغلفة ذات حزمة ناعمة بسعة مُصنّفة 3 أمبير/ساعة. تم اختبار أداء معدل الشحنات 0.2C، 0.5C، 1C، 2C، و3C، وأداء دورة الشحن والتفريغ 0.5C. تراوح نطاق جهد الشحن والتفريغ بين 2.8 و4.2 فولت، وشحن التيار والجهد الثابتين، وتيار القطع 0.5C.

2 النتائج والمناقشة

تم ملاحظة مسحوق السيليكون الأولي بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). كان مسحوق السيليكون حبيبيًا بشكل غير منتظم بحجم جسيم أقل من 2 ميكرومتر، كما هو موضح في الشكل 1 (أ). بعد طحن الكرات، تم تقليل حجم مسحوق السيليكون بشكل كبير إلى حوالي 100 نانومتر [الشكل 1 (ب)]. أظهر اختبار حجم الجسيمات أن D50 لمسحوق السيليكون بعد طحن الكرات كان 110 نانومتر وكان D90 175 نانومتر. يُظهر الفحص الدقيق لشكل مسحوق السيليكون بعد طحن الكرات بنية متقشرة (سيتم التحقق من تكوين البنية المتقشرة بشكل أكبر من المجهر الإلكتروني الماسح المقطعي لاحقًا). لذلك، يجب أن تكون بيانات D90 التي تم الحصول عليها من اختبار حجم الجسيمات هي البعد الطولي للرقاقة النانوية. بالاقتران مع نتائج المجهر الإلكتروني الماسح، يمكن الحكم على أن حجم الورقة النانوية التي تم الحصول عليها أصغر من القيمة الحرجة البالغة 150 نانومتر لكسر مسحوق السيليكون أثناء الشحن والتفريغ في بُعد واحد على الأقل. يُعزى تكوّن الشكل المتقشر بشكل رئيسي إلى اختلاف طاقات تفكك المستويات البلورية للسيليكون البلوري، حيث يمتلك المستوى {111} من السيليكون طاقة تفكك أقل من المستويات البلورية {100} و{110}. لذلك، يُرقّق هذا المستوى البلوري بسهولة أكبر باستخدام الطحن الكروي، ويشكّل في النهاية بنية متقشرة. تُساعد هذه البنية المتقشرة على تراكم الهياكل السائبة، وتُوفّر مساحةً لتمدد السيليكون الحجمي، وتُحسّن استقرار المادة.

تم رش الملاط المحتوي على السيليكون النانوي والأنابيب النانوية الكربونية والجرافيت، وتم فحص المسحوق قبل الرش وبعده بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح. تظهر النتائج في الشكل 2. مصفوفة الجرافيت المضافة قبل الرش هي بنية رقائق نموذجية بحجم يتراوح من 5 إلى 20 ميكرومتر [الشكل 2 (أ)]. يُظهر اختبار توزيع حجم جسيمات الجرافيت أن D50 هو 15 ميكرومتر. يتميز المسحوق الناتج بعد الرش بمورفولوجيا كروية [الشكل 2 (ب)]، ويمكن ملاحظة أن الجرافيت مطلي بطبقة الطلاء بعد الرش. يبلغ D50 للمسحوق بعد الرش 26.2 ميكرومتر. لوحظت الخصائص المورفولوجية للجسيمات الثانوية بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح، مما يدل على خصائص بنية مسامية فضفاضة تراكمت بواسطة المواد النانوية [الشكل 2 (ج)]. يتكون الهيكل المسامي من صفائح نانوية من السيليكون وأنابيب كربونية نانوية متشابكة [الشكل 2(د)]، وتصل مساحة السطح النوعية للاختبار (BET) إلى 53.3 متر مربع/جم. لذلك، بعد الرش، تتجمع صفائح السيليكون النانوية والأنابيب الكربونية النانوية ذاتيًا لتكوين هيكل مسامي.

عولجت الطبقة المسامية بطبقة كربون سائلة، وبعد إضافة طبقة الكربون الأولية والكربنة، أُجريت مراقبة المجهر الإلكتروني الماسح. تظهر النتائج في الشكل 3. بعد طلاء الكربون المسبق، يصبح سطح الجسيمات الثانوية أملسًا، مع طبقة طلاء واضحة، ويكتمل الطلاء، كما هو موضح في الشكلين 3(أ) و(ب). بعد الكربنة، تحافظ طبقة طلاء السطح على حالة طلاء جيدة [الشكل 3(ج)]. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر صورة المجهر الإلكتروني الماسح المقطعية جسيمات نانوية على شكل شريط [الشكل 3(د)]، والتي تتوافق مع الخصائص المورفولوجية للصفائح النانوية، مما يؤكد بشكل أكبر تكوين صفائح السيليكون النانوية بعد الطحن الكروي. بالإضافة إلى ذلك، يوضح الشكل 3(د) وجود حشوات بين بعض الصفائح النانوية. ويرجع ذلك أساسًا إلى استخدام طريقة طلاء الطور السائل. سيخترق محلول الأسفلت المادة، بحيث يحصل سطح صفائح السيليكون النانوية الداخلية على طبقة واقية من طلاء الكربون. لذلك، باستخدام طلاء الطور السائل، بالإضافة إلى الحصول على تأثير طلاء الجسيمات الثانوي، يُمكن أيضًا الحصول على تأثير طلاء الكربون المزدوج لطلاء الجسيمات الأساسي. تم اختبار المسحوق المُكربن باستخدام تقنية BET، وكانت نتيجة الاختبار 22.3 متر مربع/غرام.

خضع المسحوق المتفحم لتحليل طيف الطاقة المقطعي (EDS)، وتُظهر النتائج في الشكل 4(أ). يتكون اللب، الذي يبلغ حجمه ميكرونًا، من مكون الكربون، وهو ما يتوافق مع مصفوفة الجرافيت، بينما يحتوي الغلاف الخارجي على السيليكون والأكسجين. لمزيد من البحث في بنية السيليكون، أُجري اختبار حيود الأشعة السينية (XRD)، وتُظهر النتائج في الشكل 4(ب). تتكون المادة بشكل أساسي من الجرافيت والسيليكون أحادي البلورة، دون أي خصائص واضحة لأكسيد السيليكون، مما يشير إلى أن مكون الأكسجين في اختبار طيف الطاقة يأتي أساسًا من الأكسدة الطبيعية لسطح السيليكون. سُجلت المادة المركبة من السيليكون والكربون بالرمز S1.

خضعت مادة السيليكون والكربون S1 المُحضرة لاختبارات إنتاج نصف خلية على شكل زر، بالإضافة إلى اختبارات الشحن والتفريغ. يظهر منحنى الشحن والتفريغ الأول في الشكل 5. تبلغ السعة النوعية القابلة للعكس 1000.8 مللي أمبير/ساعة، وتصل كفاءة الدورة الأولى إلى 93.9%، وهي أعلى من الكفاءة الأولى لمعظم المواد القائمة على السيليكون دون الليثيوم المسبق المذكورة في الدراسات العلمية. تشير الكفاءة الأولى العالية إلى ثبات مادة السيليكون والكربون المُحضرة. للتحقق من تأثير البنية المسامية والشبكة الموصلة وطلاء الكربون على ثبات مواد السيليكون والكربون، تم تحضير نوعين من مواد السيليكون والكربون دون إضافة أنابيب نانوية كربونية ودون طلاء كربوني أولي.

يوضح الشكل 6 مورفولوجيا المسحوق المتفحم لمادة مركب السيليكون-الكربون دون إضافة أنابيب نانوية كربونية. بعد طلاء الطور السائل والكربنة، يمكن رؤية طبقة الطلاء بوضوح على سطح الجسيمات الثانوية في الشكل 6(أ). يوضح الشكل 6(ب) المجهر الإلكتروني الماسح المقطعي للمادة المتفحمة. يتميز تكديس صفائح السيليكون النانوية بخصائص مسامية، ويبلغ اختبار BET 16.6 متر مربع/جم. ومع ذلك، بالمقارنة مع حالة أنابيب الكربون النانوية [كما هو موضح في الشكل 3(د)، يبلغ اختبار BET لمسحوقها المتفحم 22.3 متر مربع/جم]، تكون كثافة تكديس السيليكون النانوي الداخلي أعلى، مما يشير إلى أن إضافة أنابيب الكربون النانوية يمكن أن تعزز تكوين بنية مسامية. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتوي المادة على شبكة موصلة ثلاثية الأبعاد مبنية بواسطة أنابيب الكربون النانوية. يتم تسجيل مادة مركب السيليكون-الكربون على أنها S2.

يوضح الشكل 7 الخصائص المورفولوجية لمادة السيليكون والكربون المركبة المُحضرة بطلاء كربوني صلب. بعد الكربنة، تظهر طبقة طلاء واضحة على السطح، كما هو موضح في الشكل 7(أ). يوضح الشكل 7(ب) وجود جسيمات نانوية على شكل شرائط في المقطع العرضي، وهو ما يتوافق مع الخصائص المورفولوجية للصفائح النانوية. يُشكل تراكم الصفائح النانوية بنية مسامية. لا يوجد حشو واضح على سطح الصفائح النانوية الداخلية، مما يشير إلى أن طلاء الكربون الصلب يُشكل طبقة طلاء كربونية ذات بنية مسامية فقط، ولا توجد طبقة طلاء داخلية لصفائح السيليكون النانوية. سُجلت هذه المادة المركبة من السيليكون والكربون بالرمز S3.

أُجري اختبار شحن وتفريغ نصف خلية على شكل زر على S2 وS3. بلغت السعة النوعية والكفاءة الأولية لـ S2 1120.2 مللي أمبير/جم و84.8% على التوالي، بينما بلغت السعة النوعية والكفاءة الأولية لـ S3 882.5 مللي أمبير/جم و82.9% على التوالي. كانت السعة النوعية والكفاءة الأولية لعينة S3 المطلية بالطور الصلب هي الأدنى، مما يشير إلى أن طلاء الكربون للهيكل المسامي فقط هو الذي تم تنفيذه، ولم يتم تنفيذ طلاء الكربون لصفائح السيليكون النانوية الداخلية، مما لم يُمكّن من إعطاء كامل القدرة النوعية للمادة القائمة على السيليكون ولم يستطع حماية سطح المادة القائمة على السيليكون. كانت الكفاءة الأولية لعينة S2 بدون أنابيب الكربون النانوية أقل أيضًا من كفاءة المادة المركبة من السيليكون والكربون التي تحتوي على أنابيب الكربون النانوية، مما يشير إلى أنه بناءً على طبقة طلاء جيدة، فإن الشبكة الموصلة ودرجة أعلى من البنية المسامية تُفضيان إلى تحسين كفاءة الشحن والتفريغ لمادة السيليكون والكربون.

استُخدمت مادة السيليكون والكربون S1 لصنع بطارية صغيرة كاملة ذات حزمة ناعمة، وذلك لدراسة أداء معدل الشحن وأداء الدورة. يظهر منحنى معدل التفريغ في الشكل 8(أ). تبلغ سعة التفريغ للبطاريات 0.2C، و0.5C، و1C، و2C، و3C 2.970، و2.999، و2.920، و2.176، و1.021 أمبير/ساعة، على التوالي. يصل معدل تفريغ 1C إلى 98.3%، بينما ينخفض ​​معدل تفريغ 2C إلى 73.3%، وينخفض ​​معدل تفريغ 3C أكثر إلى 34.4%. للانضمام إلى مجموعة تبادل الأقطاب السالبة للسيليكون، يُرجى إضافة حساب WeChat: shimobang. من حيث معدل الشحن، فإن سعات الشحن 0.2C و0.5C و1C و2C و3C هي 3.186 و3.182 و3.081 و2.686 و2.289 Ah على التوالي. معدل شحن 1C هو 96.7٪، ولا يزال معدل شحن 2C يصل إلى 84.3٪. ومع ذلك، عند مراقبة منحنى الشحن في الشكل 8 (ب)، فإن منصة شحن 2C أكبر بكثير من منصة شحن 1C، وتمثل سعة الشحن ذات الجهد الثابت معظمها (55٪)، مما يشير إلى أن استقطاب بطارية 2C القابلة لإعادة الشحن كبيرة جدًا بالفعل. تتميز مادة السيليكون والكربون بأداء شحن وتفريغ جيد عند 1C، ​​ولكن الخصائص الهيكلية للمادة تحتاج إلى مزيد من التحسين لتحقيق أداء معدل أعلى. كما هو موضح في الشكل 9، بعد 450 دورة، يبلغ معدل الاحتفاظ بالسعة 78٪، مما يدل على أداء دورة جيد.

تم فحص حالة سطح القطب قبل وبعد الدورة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح، وتظهر النتائج في الشكل 10. قبل الدورة، يكون سطح مواد الجرافيت والسيليكون والكربون صافيًا [الشكل 10(أ)]؛ وبعد الدورة، تتكون طبقة طلاء واضحة على السطح [الشكل 10(ب)]، وهي عبارة عن غشاء SEI سميك. خشونة غشاء SEI: استهلاك الليثيوم النشط مرتفع، مما لا يساعد على أداء الدورة. لذلك، فإن تعزيز تكوين غشاء SEI ناعم (مثل بناء غشاء SEI الاصطناعي، وإضافة إضافات إلكتروليتية مناسبة، وما إلى ذلك) يمكن أن يحسن أداء الدورة. تُظهر مراقبة المجهر الإلكتروني الماسح المقطعي لجسيمات السيليكون والكربون بعد الدورة [الشكل 10(ج)] أن جسيمات السيليكون النانوية الأصلية ذات الشكل الشريطي أصبحت أكثر خشونة، وتم التخلص من البنية المسامية بشكل أساسي. ويرجع ذلك أساسًا إلى التمدد والانكماش الحجمي المستمر لمادة السيليكون والكربون أثناء الدورة. لذلك، يجب تعزيز البنية المسامية بشكل أكبر لتوفير مساحة عازلة كافية لتوسيع حجم المادة القائمة على السيليكون.

3 الخاتمة

استنادًا إلى تمدد الحجم، وضعف التوصيل، وضعف استقرار الواجهة لمواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون، تُقدم هذه الورقة تحسينات مُستهدفة، بدءًا من تشكيل صفائح السيليكون النانوية، وبناء البنية المسامية، وبناء الشبكة الموصلة، والطلاء الكربوني الكامل للجسيمات الثانوية بأكملها، بهدف تحسين استقرار مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون ككل. يُمكن لتراكم صفائح السيليكون النانوية أن يُشكل بنية مسامية. سيُعزز استخدام الأنابيب النانوية الكربونية (CNT) تكوين بنية مسامية. تتميز مادة السيليكون والكربون المركبة المُحضرة بطلاء الطور السائل بتأثير طلاء كربوني مزدوج مُقارنةً بتلك المُحضرة بطلاء الطور الصلب، وتتميز بسعة نوعية وكفاءة أولية أعلى. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكفاءة الأولية لمادة السيليكون والكربون المركبة المُستخدمة في الأنابيب النانوية الكربونية أعلى منها في حالة عدم استخدامها، ويعود ذلك أساسًا إلى ارتفاع قدرة البنية المسامية على تخفيف تمدد الحجم للمواد القائمة على السيليكون. سيُؤدي استخدام الأنابيب النانوية الكربونية إلى بناء شبكة موصلة ثلاثية الأبعاد، وتحسين توصيل المواد القائمة على السيليكون، وتحقيق أداء جيد في معدل التوصيل عند درجة حرارة 1C؛ كما تُظهر المادة أداءً جيدًا في الدورة. ومع ذلك، فإن البنية المسامية للمادة تحتاج إلى مزيد من التعزيز لتوفير مساحة عازلة كافية لتوسع حجم السيليكون، وتعزيز تكوين مادة ناعمة.وفيلم SEI الكثيف لتحسين أداء دورة مادة السيليكون والكربون المركبة بشكل أكبر.

نحن نوفر أيضًا منتجات الجرافيت عالية النقاء وكربيد السيليكون، والتي تستخدم على نطاق واسع في معالجة الرقاقة مثل الأكسدة والانتشار والتلدين.

نرحب بأي عملاء من جميع أنحاء العالم لزيارتنا لمناقشة أخرى!

https://www.vet-china.com/