Литий-иондук батареялар негизинен жогорку энергия тыгыздыгы багытында өнүгүп жатат. Бөлмө температурасында кремний негизиндеги терс электрод материалдары литий менен эритип, литийге бай Li3.75Si фазасындагы продуктуну өндүрөт, анын салыштырма кубаттуулугу 3572 мАч/г чейин жетет, бул графит терс электродунун теориялык салыштырма кубаттуулугунан 372 мАч/г алда канча жогору. Бирок, кремний негизиндеги терс электрод материалдарын кайталап заряддоо жана разряддоо процессинде Si жана Li3.75Si фазасынын трансформациясы чоң көлөмдөгү кеңейүүнү (болжол менен 300%) пайда кылышы мүмкүн, бул электрод материалдарынын структуралык порошоктолушуна жана SEI пленкасынын үзгүлтүксүз пайда болушуна алып келет жана акырында кубаттуулуктун тез төмөндөшүнө алып келет. Өнөр жай негизинен кремний негизиндеги терс электрод материалдарынын иштешин жана кремний негизиндеги батареялардын туруктуулугун наноөлчөмдөө, көмүртек менен каптоо, тешикчелерди түзүү жана башка технологиялар аркылуу жакшыртат.
Көмүртек материалдары жакшы өткөрүмдүүлүккө, арзан баага жана кеңири булактарга ээ. Алар кремний негизиндеги материалдардын өткөрүмдүүлүгүн жана беттик туруктуулугун жакшырта алат. Алар кремний негизиндеги терс электроддор үчүн ишти жакшыртуучу кошулмалар катары артыкчылыктуу колдонулат. Кремний-көмүртек материалдары кремний негизиндеги терс электроддордун негизги өнүгүү багыты болуп саналат. Көмүртек каптоо кремний негизиндеги материалдардын беттик туруктуулугун жакшырта алат, бирок анын кремний көлөмүнүн кеңейишине тоскоол болуу жөндөмү жалпы болуп саналат жана кремний көлөмүнүн кеңейүү көйгөйүн чече албайт. Ошондуктан, кремний негизиндеги материалдардын туруктуулугун жакшыртуу үчүн тешиктүү түзүлүштөрдү куруу керек. Шар фрезерлөө - наноматериалдарды даярдоонун өнөр жайлашкан ыкмасы. Композиттик материалдын долбоордук талаптарына ылайык шар фрезерлөө менен алынган суспензияга ар кандай кошулмалар же материалдык компоненттер кошулушу мүмкүн. Шустуш ар кандай суспензиялар аркылуу бирдей таркатылат жана чачыратып кургатылат. Заматта кургатуу процессинде суспензиядагы нанобөлүкчөлөр жана башка компоненттер өзүнөн-өзү тешиктүү структуралык мүнөздөмөлөрдү пайда кылат. Бул макалада тешиктүү кремний негизиндеги материалдарды даярдоо үчүн өнөр жайлашкан жана экологиялык жактан таза шар фрезерлөө жана чачыратып кургатуу технологиясы колдонулат.
Кремний негизиндеги материалдардын иштешин кремний наноматериалдарынын морфологиясын жана бөлүштүрүү мүнөздөмөлөрүн жөнгө салуу менен да жакшыртууга болот. Учурда кремний негизиндеги ар кандай морфологиясы жана бөлүштүрүү мүнөздөмөлөрү бар материалдар даярдалган, мисалы, кремний наностерженьдери, тешиктүү графит камтылган нанокремний, көмүртек сфераларында бөлүштүрүлгөн нанокремний, кремний/графен массивинин тешиктүү структуралары ж.б. Ошол эле масштабда, нанобөлүкчөлөр менен салыштырганда, нанобаракчалар көлөмдүн кеңейишинен келип чыккан майдалоо көйгөйүн жакшыраак басаңдата алат жана материалдын тыгыздоо тыгыздыгы жогору. Нанобаракчалардын башаламан үймөктөшүүсү да тешиктүү структураны түзүшү мүмкүн. Кремнийдин терс электрод алмашуу тобуна кошулуу үчүн. Кремний материалдарынын көлөмдүн кеңейиши үчүн буфердик мейкиндикти камсыз кылат. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүн (КНТ) киргизүү материалдын өткөрүмдүүлүгүн жакшыртып гана тим болбостон, бир өлчөмдүү морфологиялык мүнөздөмөлөрүнөн улам материалдын тешиктүү структураларынын пайда болушуна өбөлгө түзөт. Кремний нанобаракчалары жана КНТлар менен курулган тешиктүү структуралар жөнүндө эч кандай маалыматтар жок. Бул макала өнөр жайда колдонулуучу шар фрезерлөө, майдалоо жана дисперсиялоо, чачыратуу менен кургатуу, көмүртекти алдын ала каптоо жана күйдүрүү ыкмаларын колдонот жана кремний нанобаракчаларын жана CNTлерди өз алдынча чогултуу жолу менен пайда болгон тешиктүү кремний негизиндеги терс электрод материалдарын даярдоо үчүн даярдоо процессине тешиктүү промоторлорду киргизет. Даярдоо процесси жөнөкөй, экологиялык жактан таза жана калдык суюктук же калдык калдыктар пайда болбойт. Кремний негизиндеги материалдарды көмүртек менен каптоо боюнча көптөгөн адабият отчеттору бар, бирок каптоонун таасири боюнча терең талкуулар аз. Бул макалада көмүртек булагы катары асфальтты колдонуп, эки көмүртек менен каптоо ыкмасынын, суюк фаза менен каптоо жана катуу фаза менен каптоо ыкмаларынын каптоо эффектине жана кремний негизиндеги терс электрод материалдарынын иштешине тийгизген таасирин изилдейт.
1 эксперимент
1.1 Материалды даярдоо
Кеуектүү кремний-көмүртек композиттик материалдарын даярдоо негизинен беш этаптан турат: шар фрезерлөө, майдалоо жана дисперсиялоо, чачыратып кургатуу, көмүртекти алдын ала каптоо жана көмүртектештирүү. Алгач, 500 г баштапкы кремний порошогун (тиричиликте жасалган, 99,99% тазалык) таразалап, 2000 г изопропанол кошуп, нано масштабдуу кремний суспензиясын алуу үчүн 24 саат бою 2000 айн/мин шар фрезерлөө ылдамдыгында нымдуу шар фрезерлөө жүргүзүлөт. Алынган кремний суспензиясы дисперсиялык өткөрүүчү резервуарга которулат жана материалдар кремнийдин массалык катышына ылайык кошулат: графит (Шанхайда өндүрүлгөн, батареялык класс): көмүртек нанотүтүкчөлөрү (Тяньцзиньде өндүрүлгөн, батареялык класс): поливинилпирролидон (Тяньцзиньде өндүрүлгөн, аналитикалык класс) = 40:60:1,5:2. Катуу заттардын курамын жөнгө салуу үчүн изопропанол колдонулат жана катуу заттардын курамы 15% түзөт деп иштелип чыккан. Майдалоо жана дисперсиялоо 4 саат бою 3500 айн/мин дисперсиялык ылдамдыкта жүргүзүлөт. CNT кошулбаган дагы бир топ суспензиялар салыштырылат, ал эми башка материалдар бирдей. Алынган дисперстүү суспензия андан кийин чачыратып кургатуучу цистернага которулат жана чачыратып кургатуу азот менен корголгон атмосферада жүргүзүлөт, кирүүчү жана чыгуучу температура тиешелүүлүгүнө жараша 180 жана 90 °C болот. Андан кийин көмүртек каптоосунун эки түрү салыштырылды: катуу фазалуу каптоо жана суюк фазалуу каптоо. Катуу фазалуу каптоо ыкмасы: чачыратып кургатылган порошок 20% асфальт порошогу менен аралаштырылат (Кореяда жасалган, D50 5 мкм), механикалык аралаштыргычта 10 мүнөт аралаштырылат жана алдын ала капталган порошок алуу үчүн аралаштыруу ылдамдыгы 2000 айн/мин. Суюк фазалуу каптоо ыкмасы: чачыратып кургатылган порошок 20% асфальтты камтыган ксилол эритмесине (Тяньцзиньде жасалган, аналитикалык класс) кошулуп, катуу курамы 55% болот жана вакуумда бирдей аралаштырылат. Вакуумдук меште 85°C температурада 4 саат бышырылып, механикалык аралаштыргычка салынып, аралаштыруу ылдамдыгы 2000 айн/мин, ал эми алдын ала капталган порошок алуу үчүн аралаштыруу убактысы 10 мүнөт. Акырында, алдын ала капталган порошок айланма меште азот атмосферасынын астында 5°C/мин ысытуу ылдамдыгында күйдүрүлдү. Алгач ал 550°C туруктуу температурада 2 саат кармалып, андан кийин 800°C чейин ысытылып, 2 саат туруктуу температурада кармалып, андан кийин табигый жол менен 100°Cден төмөн температурага чейин муздатып, кремний-көмүртек композиттик материалын алуу үчүн агызылды.
1.2 Мүнөздөмөлөө ыкмалары
Материалдын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн текшерүүчү аспаптын (Mastersizer 2000 версиясы, Улуу Британияда жасалган) жардамы менен талданган. Ар бир этапта алынган порошоктор порошоктордун морфологиясын жана өлчөмүн изилдөө үчүн сканерлөөчү электрондук микроскопия (Regulus8220, Японияда жасалган) аркылуу текшерилген. Материалдын фазалык түзүлүшү рентген порошок дифракциялык анализаторунун (D8 ADVANCE, Германияда жасалган) жардамы менен талданган, ал эми материалдын элементтик курамы энергия спектринин анализаторунун жардамы менен талданган. Алынган кремний-көмүртек композиттик материалы CR2032 моделинин баскычтуу жарым клеткасын жасоо үчүн колдонулган жана кремний-көмүртектин массалык катышы: SP: CNT: CMC: SBR 92:2:2:1.5:2.5 болгон. Каршы электрод металл литий барактан жасалган, электролит коммерциялык электролит (1901-жылкы модели, Кореяда жасалган), Celgard 2320 диафрагмасы колдонулат, заряддоо жана разряддоо чыңалуусунун диапазону 0,005-1,5 В, заряддоо жана разряддоо тогу 0,1 C (1C = 1A) жана разряддын кесүү тогу 0,05 C.
Кремний-көмүртектүү композиттик материалдардын иштешин андан ары изилдөө үчүн 408595 ламинатталган кичинекей жумшак пакеттүү батарея жасалган. Оң электрод NCM811ди (Хунанда жасалган, батареянын маркасы) колдонот, ал эми терс электрод графити 8% кремний-көмүртектүү материал менен легирленген. Оң электрод суспензиясынын формуласы 96% NCM811, 1,2% поливинилиден фториди (PVDF), 2% өткөргүч агент SP, 0,8% CNT жана NMP диспергатор катары колдонулат; терс электрод суспензиясынын формуласы 96% курама терс электрод материалы, 1,3% CMC, 1,5% SBR 1,2% CNT жана суу диспергатор катары колдонулат. Аралаштыргандан, каптагандан, тоголоктогондон, кескенден, ламинациялагандан, пластиналарды ширеткенден, таңгактоодон, бышыргандан, суюктукту куюудан, калыптандыруудан жана кубаттуулукту бөлүштүргөндөн кийин, номиналдык кубаттуулугу 3 Ач болгон 408595 ламинатталган кичинекей жумшак пакеттүү батареялар даярдалган. 0,2C, 0,5C, 1C, 2C жана 3C ылдамдык көрсөткүчтөрү жана 0,5C заряддоо жана 1C разряддоо циклинин көрсөткүчтөрү текшерилди. Заряддоо жана разряддоо чыңалуусунун диапазону 2,8-4,2 В, туруктуу ток жана туруктуу чыңалуу заряддоо, ал эми кесүү тогу 0,5C болгон.
2 Жыйынтыктар жана талкуу
Баштапкы кремний порошогу сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM) аркылуу байкалган. Кремний порошогу 1(а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү 2 мкмден аз болгон туура эмес гранулданган. Шар фрезерлөөдөн кийин кремний порошогунун өлчөмү болжол менен 100 нмге чейин бир топ кичирейген [1(б)-сүрөт]. Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн текшерүү шар фрезерлөөдөн кийинки кремний порошогунун D50 110 нм жана D90 175 нм экенин көрсөттү. Шар фрезерлөөдөн кийин кремний порошогунун морфологиясын кылдаттык менен изилдөө кабырчыктуу түзүлүштү көрсөтөт (кабырчыктуу түзүлүштүн пайда болушу кийинчерээк кесилиш SEMден дагы текшерилет). Ошондуктан, бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн текшерүүдөн алынган D90 маалыматтары нанобаракчанын узундук өлчөмү болушу керек. SEM жыйынтыктары менен айкалыштырып, алынган нанобаракчанын өлчөмү жок дегенде бир өлчөмдө заряддоо жана разряддоо учурунда кремний порошогунун сынуусунун 150 нм критикалык маанисинен кичине деп бааласа болот. Кабырчыктуу морфологиянын пайда болушу негизинен кристаллдык кремнийдин кристалл тегиздиктеринин ар кандай диссоциация энергияларына байланыштуу, алардын арасында кремнийдин {111} тегиздиги {100} жана {110} кристалл тегиздиктерине караганда төмөн диссоциация энергиясына ээ. Ошондуктан, бул кристалл тегиздиги шар фрезерлөө менен оңой жукарып, акырында кабырчыктуу түзүлүштү түзөт. Кабырчыктуу түзүлүш бош структуралардын топтолушуна өбөлгө түзөт, кремнийдин көлөмдүк кеңейиши үчүн орун калтырат жана материалдын туруктуулугун жакшыртат.
Нано-кремний, CNT жана графит камтыган суспензия чачыратылып, чачыратуудан мурун жана кийин порошок SEM ыкмасы менен текшерилген. Жыйынтыктар 2-сүрөттө көрсөтүлгөн. Чачыратуудан мурун кошулган графит матрицасы 5тен 20 мкмге чейинки өлчөмдөгү типтүү кабырчыктуу түзүлүш болуп саналат [2-сүрөт(а)]. Графиттин бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн бөлүштүрүү сынагы D50 15 мкм экенин көрсөтөт. Чачыратуудан кийин алынган порошок тоголок морфологияга ээ [2-сүрөт(б)] жана чачыратуудан кийин графит каптоо катмары менен капталганын көрүүгө болот. Чачыратуудан кийинки порошоктун D50 26,2 мкм. Экинчилик бөлүкчөлөрдүн морфологиялык мүнөздөмөлөрү SEM аркылуу байкалып, наноматериалдар тарабынан топтолгон бош тешиктүү түзүлүштүн мүнөздөмөлөрүн көрсөткөн [2-сүрөт(в)]. Кесиктүү түзүлүш бири-бири менен чырмалышкан кремний нанобаракчаларынан жана CNTлерден турат [2-сүрөт(г)], ал эми сыноонун салыштырмалуу беттик аянты (BET) 53,3 м2/г чейин жетет. Ошондуктан, чачыратылгандан кийин, кремний нанобаракчалары жана CNTлер өзүнөн-өзү чогулуп, тешиктүү түзүлүштү пайда кылат.
Көзөнөктүү катмар суюк көмүртек каптоосу менен иштетилген, ал эми көмүртек каптоосунун прекурсордук чайыры жана көмүртектештирүү кошулгандан кийин, SEM байкоо жүргүзүлгөн. Жыйынтыктар 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Көмүртекти алдын ала каптагандан кийин, экинчилик бөлүкчөлөрдүн бети жылмакай болуп, каптоо катмары көрүнүп турат жана каптоо 3(а) жана (б) сүрөттөрүндө көрсөтүлгөндөй толук болот. Көмүртектештирүүдөн кийин, беттик каптоо катмары жакшы каптоо абалын сактайт [3(в) сүрөт]. Мындан тышкары, кесилиштеги SEM сүрөтүндө тилке сымал нанобөлүкчөлөр көрсөтүлгөн [3(г) сүрөт], алар нанобаракчалардын морфологиялык мүнөздөмөлөрүнө туура келет, бул шар фрезерлөөдөн кийин кремний нанобаракчаларынын пайда болушун дагы бир жолу тастыктайт. Мындан тышкары, 3(г) сүрөтүндө кээ бир нанобаракчалардын ортосунда толтургучтар бар экени көрсөтүлгөн. Бул негизинен суюк фазалуу каптоо ыкмасын колдонууга байланыштуу. Асфальт эритмеси материалга сиңип кетет, ошондуктан ички кремний нанобаракчаларынын бети көмүртек каптоо коргоочу катмарын алат. Ошондуктан, суюк фазалуу каптоону колдонуу менен, экинчилик бөлүкчөлөр менен каптоо эффектин алуудан тышкары, баштапкы бөлүкчөлөр менен каптоонун кош көмүртек менен каптоо эффектин да алууга болот. Көмүртектелген порошок BET ыкмасы менен сыналган жана сыноонун жыйынтыгы 22,3 м2/г түзгөн.
Көмүртектелген порошок кесилиш энергия спектринин анализине (ЭСС) дуушар болгон жана анын жыйынтыктары 4(а) сүрөттө көрсөтүлгөн. Микрон өлчөмүндөгү өзөк графит матрицасына туура келген С компоненти болуп саналат жана сырткы каптамасында кремний жана кычкылтек бар. Кремнийдин түзүлүшүн андан ары изилдөө үчүн рентген дифракциясы (XRD) тести жүргүзүлдү жана анын жыйынтыктары 4(б) сүрөттө көрсөтүлгөн. Материал негизинен графит жана монокристалл кремнийден турат, кремний кычкылынын эч кандай айкын мүнөздөмөлөрү жок, бул энергия спектринин тестинин кычкылтек компоненти негизинен кремний бетинин табигый кычкылдануусунан келип чыгаарын көрсөтүп турат. Кремний-көмүртек композиттик материалы S1 катары жазылат.
Даярдалган кремний-көмүртек материалы S1 баскыч түрүндөгү жарым клетка өндүрүү жана заряддоо-разряддоо сыноолорунан өткөрүлдү. Биринчи заряддоо-разряддоо ийри сызыгы 5-сүрөттө көрсөтүлгөн. Кайтарылуучу салыштырма кубаттуулук 1000,8 мАч/г түзөт, ал эми биринчи циклдин эффективдүүлүгү 93,9% га чейин жетет, бул адабиятта алдын ала литийлөөсүз көпчүлүк кремний негизиндеги материалдардын биринчи эффективдүүлүгүнөн жогору. Жогорку биринчи эффективдүүлүк даярдалган кремний-көмүртек композиттик материалынын жогорку туруктуулукка ээ экенин көрсөтүп турат. Кремний-көмүртек материалдарынын туруктуулугуна тешиктүү түзүлүштүн, өткөргүч тармактын жана көмүртек каптоосунун таасирин текшерүү үчүн, CNT кошпостон жана баштапкы көмүртек каптоосуз эки түрдүү кремний-көмүртек материалдары даярдалган.
Кремний-көмүртек композиттик материалынын CNT кошпостон көмүрлөштүрүлгөн порошогунун морфологиясы 6-сүрөттө көрсөтүлгөн. Суюк фаза менен каптоодон жана көмүрлөштүрүүдөн кийин, 6(а)-сүрөттө экинчилик бөлүкчөлөрдүн бетинде каптоо катмарын даана көрүүгө болот. Көмүрлөштүрүлгөн материалдын кесилиш SEMи 6(б)-сүрөттө көрсөтүлгөн. Кремний нанобаракчаларынын үймөктөшүүсү тешиктүү мүнөздөмөлөргө ээ жана BET тести 16,6 м2/г түзөт. Бирок, CNT менен салыштырганда [3(г)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, анын көмүрлөштүрүлгөн порошогунун BET тести 22,3 м2/г түзөт], ички нано-кремний үймөктөшүү тыгыздыгы жогору, бул CNT кошуу тешиктүү түзүлүштүн пайда болушуна өбөлгө түзө аларын көрсөтүп турат. Мындан тышкары, материалда CNT тарабынан курулган үч өлчөмдүү өткөргүч тармак жок. Кремний-көмүртек композиттик материалы S2 катары жазылат.
Катуу фазалуу көмүртек каптоо жолу менен даярдалган кремний-көмүртек композиттик материалынын морфологиялык мүнөздөмөлөрү 7-сүрөттө көрсөтүлгөн. Көмүртектештирүүдөн кийин, 7(а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бетинде ачык каптоо катмары пайда болот. 7(б)-сүрөттө кесилишинде тилке сымал нанобөлүкчөлөр бар экени көрсөтүлгөн, бул нанобаракчалардын морфологиялык мүнөздөмөлөрүнө туура келет. Нанобаракчалардын топтолушу тешиктүү түзүлүштү түзөт. Ички нанобаракчалардын бетинде ачык толтургуч жок, бул катуу фазалуу көмүртек каптоосу тешиктүү түзүлүшкө ээ көмүртек каптоо катмарын гана түзөрүн жана кремний нанобаракчалары үчүн ички каптоо катмары жок экенин көрсөтүп турат. Бул кремний-көмүртек композиттик материалы S3 катары жазылат.
Баскыч түрүндөгү жарым клеткалуу заряддоо жана разряддоо сыноосу S2 жана S3 боюнча жүргүзүлдү. S2нин салыштырма сыйымдуулугу жана биринчи эффективдүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 1120,2 мАч/г жана 84,8%, ал эми S3түн салыштырма сыйымдуулугу жана биринчи эффективдүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 882,5 мАч/г жана 82,9% түзгөн. Катуу фазалуу капталган S3 үлгүсүнүн салыштырма сыйымдуулугу жана биринчи эффективдүүлүгү эң төмөнкү болгон, бул тешиктүү түзүлүштүн көмүртек менен капталышы гана аткарылганын жана ички кремний нанобаракчаларынын көмүртек менен капталышы аткарылбаганын көрсөтүп турат, бул кремний негизиндеги материалдын салыштырма сыйымдуулугун толук кандуу чагылдыра алган эмес жана кремний негизиндеги материалдын бетин коргой алган эмес. CNTсиз S2 үлгүсүнүн биринчи эффективдүүлүгү CNT камтыган кремний-көмүртек композиттик материалына караганда төмөн болгон, бул жакшы каптоо катмарынын негизинде өткөргүч тармак жана тешиктүү түзүлүштүн жогорку даражасы кремний-көмүртек материалынын заряддоо жана разряддоо эффективдүүлүгүн жакшыртууга өбөлгө түзөрүн көрсөтүп турат.
S1 кремний-көмүртек материалы ылдамдыктын жана циклдин иштешин текшерүү үчүн кичинекей жумшак пакеттүү толук батареяны жасоо үчүн колдонулган. Разряддоо ылдамдыгынын ийри сызыгы 8(a)-сүрөттө көрсөтүлгөн. 0,2C, 0,5C, 1C, 2C жана 3C разряддоо кубаттуулугу тиешелүүлүгүнө жараша 2,970, 2,999, 2,920, 2,176 жана 1,021 Ah түзөт. 1C разряддоо ылдамдыгы 98,3% га чейин жетет, бирок 2C разряддоо ылдамдыгы 73,3% га чейин төмөндөйт, ал эми 3C разряддоо ылдамдыгы андан ары 34,4% га чейин төмөндөйт. Кремний терс электрод алмашуу тобуна кошулуу үчүн, WeChat: shimobang кошуңуз. Заряддоо ылдамдыгы боюнча 0,2C, 0,5C, 1C, 2C жана 3C заряддоо кубаттуулугу тиешелүүлүгүнө жараша 3,186, 3,182, 3,081, 2,686 жана 2,289 Ah түзөт. 1C кубаттоо ылдамдыгы 96,7%ды түзөт, ал эми 2C кубаттоо ылдамдыгы дагы эле 84,3%га жетет. Бирок, 8(b)-сүрөттөгү кубаттоо ийри сызыгын байкасак, 2C кубаттоо платформасы 1C кубаттоо платформасына караганда бир топ чоң жана анын туруктуу чыңалуудагы кубаттоо кубаттуулугу көпчүлүк бөлүгүн (55%) түзөт, бул 2C кайра заряддалуучу батареянын поляризациясы буга чейин эле абдан чоң экенин көрсөтүп турат. Кремний-көмүртек материалы 1Cде жакшы кубаттоо жана разряддоо көрсөткүчтөрүнө ээ, бирок жогорку ылдамдыктагы көрсөткүчтөргө жетүү үчүн материалдын структуралык мүнөздөмөлөрүн андан ары жакшыртуу керек. 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, 450 циклден кийин кубаттуулукту сактоо көрсөткүчү 78%ды түзөт, бул жакшы циклдик көрсөткүчтөрдү көрсөтөт.
Циклге чейинки жана кийинки электроддун беттик абалы SEM аркылуу изилденген жана натыйжалары 10-сүрөттө көрсөтүлгөн. Циклге чейин графит жана кремний-көмүртек материалдарынын бети тунук [10(а)-сүрөт]; циклден кийин бетинде каптоо катмары пайда болот [10(б)-сүрөт], ал калың SEI пленкасы. SEI пленкасынын оройлугуАктивдүү литийди керектөө жогору, бул циклдин иштешине өбөлгө түзбөйт. Ошондуктан, жылмакай SEI пленкасынын пайда болушуна көмөктөшүү (мисалы, жасалма SEI пленкасын куруу, ылайыктуу электролит кошулмаларын кошуу ж.б.) циклдин иштешин жакшырта алат. Циклден кийин кремний-көмүртек бөлүкчөлөрүнүн кесилишиндеги SEM байкоосу [10(в)-сүрөт] баштапкы тилке формасындагы кремний нанобөлүкчөлөрү орой болуп калганын жана тешиктүү түзүлүш негизинен жок кылынганын көрсөтүп турат. Бул негизинен цикл учурунда кремний-көмүртек материалынын үзгүлтүксүз көлөмдүн кеңейишине жана кыскарышына байланыштуу. Ошондуктан, кремний негизиндеги материалдын көлөмдүн кеңейиши үчүн жетиштүү буфердик мейкиндикти камсыз кылуу үчүн тешиктүү түзүлүштү андан ары жакшыртуу керек.
3 Жыйынтык
Кремний негизиндеги терс электрод материалдарынын көлөмдүн кеңейишине, начар өткөрүмдүүлүгүнө жана интерфейстин туруктуулугунун начардыгына таянып, бул макалада кремний нанобаракчаларынын морфологиялык формага келүүсүнөн, тешиктүү түзүлүштүн курулушунан, өткөргүч тармактын курулушунан жана бүтүндөй экинчилик бөлүкчөлөрдүн толук көмүртек менен капталышынан баштап, кремний негизиндеги терс электрод материалдарынын жалпы туруктуулугун жакшыртууга багытталган жакшыртуулар киргизилет. Кремний нанобаракчаларынын топтолушу тешиктүү түзүлүштү түзө алат. CNTни киргизүү тешиктүү түзүлүштүн пайда болушуна андан ары өбөлгө түзөт. Суюк фаза менен каптоо менен даярдалган кремний-көмүртек композиттик материалы катуу фаза менен каптоо менен даярдалган материалга караганда кош көмүртек менен каптоо эффектине ээ жана жогорку салыштырма кубаттуулукту жана биринчи натыйжалуулукту көрсөтөт. Мындан тышкары, CNT камтыган кремний-көмүртек композиттик материалынын биринчи натыйжалуулугу CNTсизге караганда жогору, бул негизинен тешиктүү түзүлүштүн кремний негизиндеги материалдардын көлөмдүн кеңейишин жеңилдетүү жөндөмүнүн жогорку даражасына байланыштуу. CNTни киргизүү үч өлчөмдүү өткөргүч тармакты курат, кремний негизиндеги материалдардын өткөрүмдүүлүгүн жакшыртат жана 1C температурада жакшы ылдамдык көрсөткүчтөрүн көрсөтөт; жана материал жакшы цикл көрсөткүчтөрүн көрсөтөт. Бирок, кремнийдин көлөмүнүн кеңейиши үчүн жетиштүү буфердик мейкиндикти камсыз кылуу жана жылмакай катмардын пайда болушуна өбөлгө түзүү үчүн материалдын тешиктүү түзүлүшүн андан ары бекемдөө керек.жана кремний-көмүртек композиттик материалынын циклдик иштешин андан ары жакшыртуу үчүн тыгыз SEI пленкасы.
Ошондой эле, биз кычкылдануу, диффузия жана күйгүзүү сыяктуу пластиналарды иштетүүдө кеңири колдонулган жогорку тазалыктагы графит жана кремний карбид продукцияларын жеткиребиз.
Дүйнө жүзүндөгү кардарларды кошумча талкуулоо үчүн бизге келүүгө чакырабыз!
https://www.vet-china.com/
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 13-ноябры