Батареяҳои литий-ионӣ асосан дар самти зичии баланди энергия рушд мекунанд. Дар ҳарорати хонагӣ, маводҳои электроди манфии асоси кремний бо литий омехта карда мешаванд, то маҳсулоти фазаи Li3.75Si-и бой аз литийро ба вуҷуд оранд, ки иқтидори мушаххаси он то 3572 мАч/г аст, ки аз иқтидори мушаххаси назариявии электроди манфии графит 372 мАч/г хеле баландтар аст. Аммо, дар раванди пуркунии такрорӣ ва холӣ кардани маводҳои электроди манфии асоси кремний, табдили фазаи Si ва Li3.75Si метавонад васеъшавии ҳаҷми бузургро (тақрибан 300%) ба вуҷуд орад, ки боиси хокашавии сохтории маводҳои электрод ва ташаккули пайвастаи плёнкаи SEI мегардад ва дар ниҳоят боиси коҳиши босуръати иқтидор мегардад. Саноат асосан самаранокии маводҳои электроди манфии асоси кремний ва устувории батареяҳои асоси кремнийро тавассути андозагирии нано, пӯшонидани карбон, ташаккули сӯрохҳо ва дигар технологияҳо беҳтар мекунад.
Маводҳои карбон дорои гузаронандагии хуб, арзиши паст ва манбаъҳои васеъ мебошанд. Онҳо метавонанд гузаронандагӣ ва устувории сатҳи маводҳои дар асоси кремний бударо беҳтар кунанд. Онҳо афзалиятнок ҳамчун иловаҳои беҳтаркунандаи самаранокӣ барои электродҳои манфии дар асоси кремний буда истифода мешаванд. Маводҳои карбонии кремний самти асосии рушди электродҳои манфии дар асоси кремний буда мебошанд. Рӯйпӯши карбон метавонад устувории сатҳи маводҳои дар асоси кремний бударо беҳтар кунад, аммо қобилияти он барои боздоштани васеъшавии ҳаҷми кремний умумӣ аст ва наметавонад мушкилоти васеъшавии ҳаҷми кремнийро ҳал кунад. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани устувории маводҳои дар асоси кремний буда, сохторҳои сӯрохдор бояд сохта шаванд. Фрезеркунии кура як усули саноатӣ барои тайёр кардани наноматериалҳо мебошад. Иловаҳо ё ҷузъҳои гуногуни маводро ба шлами ҳосилшуда мувофиқи талаботи тарҳрезии маводи композитӣ илова кардан мумкин аст. Шлам ба таври баробар тавассути шламҳои гуногун пароканда мешавад ва бо дорупошӣ хушк карда мешавад. Дар раванди хушккунии фаврӣ, нанозарраҳо ва дигар ҷузъҳо дар шлам худ аз худ хусусиятҳои сохтории сӯрохдорро ташкил медиҳанд. Ин мақола аз технологияи фрезеркунии кура ва хушккунии пошидани саноатӣ ва экологӣ тоза барои тайёр кардани маводҳои дар асоси кремний буда истифода мебарад.
Самаранокии маводҳои дар асоси кремний бударо инчунин бо танзими морфология ва хусусиятҳои тақсимоти наноматериалҳои кремний беҳтар кардан мумкин аст. Дар айни замон, маводҳои дар асоси кремний буда бо морфология ва хусусиятҳои гуногуни тақсимот омода карда шудаанд, ба монанди наносилионҳои кремний, наносилионҳои дарунсохти графити сӯрохдор, наносилионҳои дар кураҳои карбон паҳншуда, сохторҳои сӯрохии массиви кремний/графен ва ғайра. Дар ҳамон миқёс, дар муқоиса бо нанозарраҳо, нановарақҳо метавонанд мушкилоти майдакуниро, ки аз васеъшавии ҳаҷм ба вуҷуд меояд, беҳтар бартараф кунанд ва мавод зичии баланди фишурдашавӣ дорад. Ҷойгиршавии бетартиби нановарақҳо инчунин метавонад сохтори сӯрохдорро ташкил диҳад. Барои пайваст шудан ба гурӯҳи мубодилаи электродҳои манфии кремний. Барои васеъшавии ҳаҷми маводҳои кремний фазои буферӣ фароҳам оваред. Ҷорӣ кардани нанонайчаҳои карбон (CNTs) на танҳо метавонад гузаронандагии маводро беҳтар кунад, балки инчунин ба ташаккули сохторҳои сӯрохии мавод аз сабаби хусусиятҳои якченакаи морфологии он мусоидат кунад. Дар бораи сохторҳои сӯрохие, ки аз ҷониби нановарақаҳои кремний ва CNTs сохта шудаанд, гузорише мавҷуд нест. Ин мақола усулҳои фрезеркунии тӯбӣ, майдакунӣ ва парокандакунӣ, хушккунии пошидан, пӯшонидани пешакии карбон ва калсинатсияи саноатиро қабул мекунад ва промоторҳои сӯрохдорро дар раванди тайёркунӣ барои тайёр кардани маводҳои электроди манфии сӯрохдор дар асоси кремний, ки тавассути худҷамъкунии нановарақаҳои кремний ва CNT-ҳо ташкил карда шудаанд, ҷорӣ мекунад. Раванди тайёркунӣ содда, экологӣ тоза аст ва моеъи партов ё боқимондаи партов ба вуҷуд намеояд. Дар бораи пӯшонидани карбонии маводҳои кремний гузоришҳои зиёди адабиёт мавҷуданд, аммо дар бораи таъсири пӯшонидани онҳо муҳокимаҳои амиқ каманд. Дар ин мақола асфалт ҳамчун манбаи карбон барои таҳқиқи таъсири ду усули пӯшонидани карбон, пӯшонидани фазаи моеъ ва пӯшонидани фазаи сахт, ба таъсири пӯшонидани маводҳои электроди манфии кремний истифода мешавад.
1 Таҷриба
1.1 Омодасозии мавод
Омодасозии маводҳои композитии кремний-карбони сӯрохдор асосан панҷ марҳиларо дар бар мегирад: фрезакунии тӯбӣ, майдакунӣ ва парокандакунӣ, хушккунии пошидан, пӯшонидани пешакии карбон ва карбонизатсия. Аввалан, 500 г хокаи ибтидоии кремнийро (ватанӣ, 99.99% покӣ) вазн кунед, 2000 г изопропанол илова кунед ва фрезакунии тӯби тарро бо суръати фрезакунии тӯбӣ 2000 rpm барои 24 соат анҷом диҳед, то шлами кремнийи нано-андоза ба даст оварда шавад. Шлами кремнийи ҳосилшуда ба зарфи интиқоли дисперсия интиқол дода мешавад ва маводҳо мувофиқи таносуби массаи кремний илова карда мешаванд: графит (истеҳсолшуда дар Шанхай, дараҷаи батарея): нанотрубкаҳои карбон (истеҳсолшуда дар Тяньцзин, дараҷаи батарея): поливинилпирролидон (истеҳсолшуда дар Тяньцзин, дараҷаи таҳлилӣ) = 40:60:1.5:2. Изопропанол барои танзими миқдори сахт истифода мешавад ва миқдори сахт барои 15% тарҳрезӣ шудааст. Фрезакунӣ ва парокандакунӣ бо суръати парокандагии 3500 rpm барои 4 соат анҷом дода мешавад. Гурӯҳи дигари суспензияҳо бидуни илова кардани CNT муқоиса карда мешаванд ва дигар маводҳо якхелаанд. Сипас, суспензияи парокандаи ҳосилшуда ба зарфи хушккунии пошида интиқол дода мешавад ва хушккунии пошида дар атмосфераи аз нитроген муҳофизатшуда анҷом дода мешавад, ки ҳарорати вуруд ва баромад мутаносибан 180 ва 90 °C мебошад. Сипас ду намуди рӯйпӯши карбонӣ муқоиса карда шуданд: рӯйпӯши фазаи сахт ва рӯйпӯши фазаи моеъ. Усули рӯйпӯши фазаи сахт чунин аст: хокаи хушкшудаи пошида бо хокаи асфалти 20% (истеҳсолшуда дар Корея, D50 5 мкм аст) омехта карда мешавад, дар миксери механикӣ барои 10 дақиқа омехта карда мешавад ва суръати омехтакунӣ 2000 rpm аст, то хокаи пешакӣ пӯшонидашуда ба даст оварда шавад. Усули рӯйпӯши фазаи моеъ чунин аст: хокаи хушкшудаи пошида ба маҳлули ксилол (истеҳсолшуда дар Тяньцзин, дараҷаи таҳлилӣ), ки дорои 20% асфалт дар хокаи дорои миқдори сахти 55% ҳал шудааст, илова карда мешавад ва дар вакуум баробар омехта карда мешавад. Дар танӯри вакуумӣ дар ҳарорати 85°C ба муддати 4 соат пухта мешавад, барои омехта кардан ба миксери механикӣ гузошта мешавад, суръати омехтакунӣ 2000 гардиш/дақ ва вақти омехтакунӣ 10 дақиқа барои ба даст овардани хокаи пешакӣ пӯшонидашуда мебошад. Дар ниҳоят, хокаи пешакӣ пӯшонидашуда дар танӯри чархзананда дар атмосфераи нитроген бо суръати гармкунии 5°C/дақ калсий карда шуд. Аввал он дар ҳарорати доимии 550°C барои 2 соат нигоҳ дошта шуд, сипас то 800°C гарм карданро идома дод ва дар ҳарорати доимӣ барои 2 соат нигоҳ дошт ва сипас ба таври табиӣ то камтар аз 100°C хунук карда шуд ва холӣ карда шуд, то маводи таркибии кремний-карбон ба даст оварда шавад.
1.2 Усулҳои тавсиф
Тақсимоти андозаи зарраҳои мавод бо истифода аз санҷандаи андозаи зарраҳо (версияи Mastersizer 2000, истеҳсол дар Британияи Кабир) таҳлил карда шуд. Хокаҳои дар ҳар як марҳила бадастомада бо истифода аз микроскопияи электронии сканкунӣ (Regulus8220, истеҳсол дар Ҷопон) барои таҳқиқи морфология ва андозаи хокаҳо санҷида шуданд. Сохтори фазаи мавод бо истифода аз анализатори дифракцияи хокаи рентгенӣ (D8 ADVANCE, истеҳсол дар Олмон) ва таркиби элементии мавод бо истифода аз анализатори спектри энергия таҳлил карда шуд. Маводи таркибии кремний-карбонии ҳосилшуда барои сохтани нимҳуҷайраи тугмачаи модели CR2032 истифода шуд ва таносуби массаи кремний-карбон: SP: CNT: CMC: SBR 92:2:2:1.5:2.5 буд. Электроди муқобил варақаи литийи металлӣ аст, электролит электролити тиҷоратӣ аст (модели 1901, истеҳсолшуда дар Корея), диафрагмаи Celgard 2320 истифода мешавад, диапазони шиддати заряднокӣ ва холӣкунӣ 0,005-1,5 В, ҷараёни заряднокӣ ва холӣкунӣ 0,1 C (1 C = 1 A) ва ҷараёни қатъи холӣкунӣ 0,05 C мебошад.
Барои таҳқиқи минбаъдаи самаранокии маводҳои композитӣ-карбонии кремний, батареяи хурди нарм бо ламинатсияшудаи 408595 сохта шуд. Электроди мусбат аз NCM811 (дар Хунан истеҳсол шудааст, дараҷаи батарея) истифода мебарад ва графити электроди манфӣ бо маводи 8% кремний-карбон омехта карда мешавад. Формулаи шлами электроди мусбат 96% NCM811, 1.2% фториди поливинилиден (PVDF), 2% агенти ноқилӣ SP, 0.8% CNT ва NMP ҳамчун дисперсант истифода мешавад; формулаи шлами электроди манфӣ 96% маводи электроди манфии композитӣ, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT ва об ҳамчун дисперсант истифода мешавад. Пас аз омехта кардан, пӯшонидан, ғелондан, буридан, ламинатсия кардан, кафшер кардани табақчаҳо, бастабандӣ, нонпазӣ, тазриқи моеъ, ташаккул ва тақсимоти иқтидор, батареяҳои хурди нарми ламинатшудаи 408595 бо иқтидори номиналии 3 Ah омода карда шуданд. Иҷрои суръати 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ва 3C ва фаъолияти давраии заряд ва разряди 0.5C санҷида шуданд. Диапазони шиддати заряд ва разряди 2.8-4.2 В, ҷараёни доимӣ ва пуркунии шиддати доимӣ ва ҷараёни қатъшаванда 0.5C буд.
2 Натиҷаҳо ва муҳокима
Хокаи кремнийи ибтидоӣ бо истифода аз микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM) мушоҳида карда шуд. Хокаи кремний бо андозаи номунтазами зарраҳо ва андозаи камтар аз 2μm буд, чунон ки дар расми 1(a) нишон дода шудааст. Пас аз фрезеркунии кура, андозаи хокаи кремний ба таври назаррас то тақрибан 100 нм кам карда шуд [Расми 1(b)]. Санҷиши андозаи зарраҳо нишон дод, ки D50-и хокаи кремний пас аз фрезеркунии кура 110 нм ва D90 175 нм буд. Таҳқиқоти бодиққати морфологияи хокаи кремний пас аз фрезеркунии кура сохтори пора-пора нишон медиҳад (ташаккули сохтори пора-пора баъдтар аз SEM-и буриши салибӣ тасдиқ карда мешавад). Аз ин рӯ, маълумоти D90, ки аз санҷиши андозаи зарраҳо ба даст оварда шудааст, бояд андозаи дарозии нановарақ бошад. Дар якҷоягӣ бо натиҷаҳои SEM, метавон хулоса кард, ки андозаи нановарақи бадастомада аз арзиши интиқодии 150 нм-и шикастани хокаи кремний ҳангоми пуркунӣ ва холӣ кардан дар ҳадди аққал як андоза хурдтар аст. Ташаккули морфологияи пора-пора асосан аз энергияҳои гуногуни диссотсиатсияи сатҳҳои кристаллии кремнийи кристаллӣ вобаста аст, ки дар байни онҳо сатҳҳои {111} кремний нисбат ба сатҳҳои кристаллии {100} ва {110} энергияи диссотсиатсияи пасттар доранд. Аз ин рӯ, ин сатҳҳои кристаллӣ бо роҳи фрезакунии курашакл ба осонӣ тунуктар мешаванд ва дар ниҳоят сохтори пора-пораро ташкил медиҳанд. Сохтори пора-пора ба ҷамъшавии сохторҳои фуҷур мусоидат мекунад, барои васеъшавии ҳаҷми кремний ҷой захира мекунад ва устувории маводро беҳтар мекунад.
Маҳлули дорои нано-кремний, CNT ва графит пошида шуд ва хока пеш аз ва баъд аз пошидан бо истифода аз SEM тафтиш карда шуд. Натиҷаҳо дар расми 2 нишон дода шудаанд. Матритсаи графит, ки пеш аз пошидан илова карда шудааст, сохтори маъмулии пораҳо бо андозаи аз 5 то 20 мкм мебошад [Расми 2(а)]. Санҷиши тақсимоти андозаи зарраҳои графит нишон медиҳад, ки D50 15 мкм аст. Хокае, ки пас аз пошидан ба даст оварда шудааст, морфологияи курашакл дорад [Расми 2(б)] ва дида мешавад, ки графит пас аз пошидан бо қабати рӯйпӯш пӯшонида шудааст. D50-и хока пас аз пошидан 26,2 мкм аст. Хусусиятҳои морфологии зарраҳои дуюмдараҷа бо истифода аз SEM мушоҳида карда шуданд, ки хусусиятҳои сохтори сӯрохии фуҷурро, ки аз ҷониби наноматериалҳо ҷамъ шудааст, нишон медиҳанд [Расми 2(в)]. Сохтори сӯрохдор аз нановарақаҳои силикон ва CNT-ҳои бо ҳам печида иборат аст [Расми 2(г)] ва масоҳати мушаххаси сатҳи озмоиш (BET) то 53,3 м2/г аст. Аз ин рӯ, пас аз пошидан, нанолавҳаҳои силикон ва CNT-ҳо худ аз худ ҷамъ шуда, сохтори сӯрохдорро ташкил медиҳанд.
Қабати сӯрохдор бо рӯйпӯши карбони моеъ коркард карда шуд ва пас аз илова кардани қатраи пешгузаштаи рӯйпӯши карбон ва карбонизатсия, мушоҳидаи SEM гузаронида шуд. Натиҷаҳо дар расми 3 нишон дода шудаанд. Пас аз рӯйпӯши пешакии карбон, сатҳи зарраҳои дуюмдараҷа ҳамвор мешавад ва қабати рӯйпӯши намоён пайдо мешавад ва рӯйпӯш пурра аст, чунон ки дар расмҳои 3(a) ва (b) нишон дода шудааст. Пас аз карбонизатсия, қабати рӯйпӯши сатҳӣ ҳолати хуби рӯйпӯшро нигоҳ медорад [Расми 3(c)]. Илова бар ин, тасвири SEM-и буриши салибӣ нанозарраҳои шакли тасмашаклро нишон медиҳад [Расми 3(d)], ки ба хусусиятҳои морфологии нановарақҳо мувофиқат мекунанд ва ташаккули нановарақҳои кремнийро пас аз фрезеркунии кураӣ боз ҳам тасдиқ мекунанд. Илова бар ин, расми 3(d) нишон медиҳад, ки дар байни баъзе нановарақҳо пуркунандаҳо мавҷуданд. Ин асосан аз истифодаи усули рӯйпӯши фазаи моеъ вобаста аст. Маҳлули асфалт ба мавод ворид мешавад, то сатҳи нановарақҳои кремнийи дохилии он қабати муҳофизатии рӯйпӯши карбонро ба даст орад. Аз ин рӯ, бо истифода аз рӯйпӯшкунии фазаи моеъ, илова бар ба даст овардани таъсири рӯйпӯшкунии зарраҳои дуюмдараҷа, таъсири рӯйпӯшкунии дукаратаи карбонии рӯйпӯшкунии зарраҳои аввалияро низ ба даст овардан мумкин аст. Хокаи карбоншуда бо истифода аз BET санҷида шуд ва натиҷаи санҷиш 22.3 м2/г буд.
Хокаи карбоншуда ба таҳлили спектри энергетикии буриши салибӣ (EDS) дучор карда шуд ва натиҷаҳо дар расми 4(a) нишон дода шудаанд. Ядрои андозаи микрон ҷузъи C аст, ки ба матритсаи графит мувофиқат мекунад ва пӯшиши берунӣ дорои кремний ва оксиген мебошад. Барои таҳқиқи минбаъдаи сохтори кремний, озмоиши дифракцияи рентгенӣ (XRD) гузаронида шуд ва натиҷаҳо дар расми 4(b) нишон дода шудаанд. Мавод асосан аз графит ва кремнийи монокристаллӣ иборат аст, ки хусусиятҳои возеҳи оксиди кремний надоранд, ки ин нишон медиҳад, ки ҷузъи оксигени озмоиши спектри энергетикӣ асосан аз оксидшавии табиии сатҳи кремний ба вуҷуд меояд. Маводи таркибии кремний-карбон ҳамчун S1 сабт шудааст.
Маводи тайёршудаи кремний-карбони S1 ба озмоишҳои истеҳсоли нимҳуҷайраи навъи тугмаӣ ва озмоишҳои холӣ-холӣ дучор карда шуд. Аввалин каҷхати холӣ-холӣ дар расми 5 нишон дода шудааст. Иқтидори хоси баргардонидашаванда 1000,8 мАч/г аст ва самаранокии давраи аввал то 93,9% баланд аст, ки аз самаранокии аввалини аксари маводҳои дар асоси кремний бе литийкунонии пешакӣ, ки дар адабиёт гузориш шудаанд, баландтар аст. Самаранокии баланди аввал нишон медиҳад, ки маводи таркибии тайёршудаи кремний-карбон устувории баланд дорад. Барои тасдиқи таъсири сохтори сӯрохдор, шабакаи ноқилӣ ва пӯшиши карбон ба устувории маводҳои кремний-карбон, ду намуди маводҳои кремний-карбон бе илова кардани CNT ва бе пӯшиши аввалияи карбон омода карда шуданд.
Морфологияи хокаи карбоншудаи маводи композитии кремний-карбон бе илова кардани CNT дар расми 6 нишон дода шудааст. Пас аз пӯшонидани фазаи моеъ ва карбонизатсия, қабати пӯшишро дар сатҳи зарраҳои дуюмдараҷа дар расми 6(a) ба таври возеҳ дидан мумкин аст. SEM-и буриши арзии маводи карбонизатсияшуда дар расми 6(b) нишон дода шудааст. Ҷойгиршавии нановарақаҳои кремний хусусиятҳои сӯрохдор дорад ва санҷиши BET 16,6 м2/г аст. Аммо, дар муқоиса бо ҳолати CNT [чунон ки дар расми 3(d нишон дода шудааст, санҷиши BET-и хокаи карбонизатсияшудаи он 22,3 м2/г аст], зичии дохилии ҷобаҷокунии нано-кремний баландтар аст, ки нишон медиҳад, ки илова кардани CNT метавонад ба ташаккули сохтори сӯрохдор мусоидат кунад. Илова бар ин, мавод шабакаи сеченакаи ноқилӣ надорад, ки аз ҷониби CNT сохта шудааст. Маводи композитии кремний-карбон ҳамчун S2 сабт шудааст.
Хусусиятҳои морфологии маводи композитии кремний-карбон, ки бо пӯшиши карбонии фазаи сахт омода карда шудаанд, дар расми 7 нишон дода шудаанд. Пас аз карбонизатсия, дар рӯи он қабати пӯшиши намоён мавҷуд аст, чунон ки дар расми 7(a) нишон дода шудааст. Расми 7(b) нишон медиҳад, ки дар буриши уфуқӣ нанозарраҳои тасмашакл мавҷуданд, ки ба хусусиятҳои морфологии нановарақҳо мувофиқат мекунанд. Ҷамъшавии нановарақҳо сохтори сӯрохдорро ташкил медиҳад. Дар рӯи нановарақҳои дохилӣ ягон пуркунандаи намоён вуҷуд надорад, ки нишон медиҳад, ки пӯшиши карбонии фазаи сахт танҳо як қабати пӯшиши карбонро бо сохтори сӯрохдор ташкил медиҳад ва барои нановарақҳои кремний қабати пӯшиши дохилӣ вуҷуд надорад. Ин маводи композитии кремний-карбон ҳамчун S3 сабт шудааст.
Санҷиши пуркунӣ ва холӣкунии нимҳуҷайраи навъи тугмаӣ дар S2 ва S3 гузаронида шуд. Иқтидори хос ва самаранокии аввалини S2 мутаносибан 1120.2 мАч/г ва 84.8% ва иқтидори хос ва самаранокии аввалини S3 мутаносибан 882.5 мАч/г ва 82.9% буданд. Иқтидори хос ва самаранокии аввалини намунаи S3, ки бо фазаи сахт пӯшонида шудааст, пасттарин буданд, ки нишон медиҳад, ки танҳо пӯшиши карбонии сохтори сӯрохдор анҷом дода шудааст ва пӯшиши карбонии нановарақаҳои дохилии кремний анҷом дода нашудааст, ки наметавонист ба иқтидори хоси маводи асоси кремний пурра таъсир расонад ва сатҳи маводи асоси кремнийро муҳофизат кунад. Самаранокии аввалини намунаи S2 бе CNT низ нисбат ба маводи таркибии кремний-карбон, ки CNT дорад, пасттар буд, ки нишон медиҳад, ки дар асоси қабати хуби пӯшиш, шабакаи ноқилӣ ва дараҷаи баланди сохтори сӯрохдор ба беҳтар шудани самаранокии пуркунӣ ва холӣкунии маводи кремний-карбон мусоидат мекунанд.
Маводи кремний-карбони S1 барои сохтани батареяи хурди пурраи нарм барои санҷиши самаранокии суръат ва давра истифода шуд. Каҷхати суръати холӣшавӣ дар расми 8(a) нишон дода шудааст. Иқтидори холӣшавии 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ва 3C мутаносибан 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 ва 1.021 Ah мебошанд. Суръати холӣшавии 1C то 98.3% аст, аммо суръати холӣшавии 2C то 73.3% ва суръати холӣшавии 3C боз ҳам то 34.4% коҳиш меёбад. Барои ҳамроҳ шудан ба гурӯҳи мубодилаи электроди манфии кремний, лутфан WeChat: shimobang-ро илова кунед. Аз ҷиҳати суръати пуркунӣ, иқтидори пуркунии 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ва 3C мутаносибан 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 ва 2.289 Ah мебошанд. Суръати пуркунии 1C 96,7% ва суръати пуркунии 2C то ҳол ба 84,3% мерасад. Аммо, бо мушоҳидаи каҷи пуркунӣ дар расми 8(b), платформаи пуркунии 2C нисбат ба платформаи пуркунии 1C хеле калонтар аст ва иқтидори пуркунии шиддати доимии он аксари қисматро (55%) ташкил медиҳад, ки нишон медиҳад, ки поляризатсияи батареяи пуркунии 2C аллакай хеле калон аст. Маводи кремний-карбон дорои самаранокии хуби пуркунӣ ва холӣкунӣ дар 1C мебошад, аммо хусусиятҳои сохтории мавод барои ноил шудан ба самаранокии баландтар бояд боз ҳам беҳтар карда шаванд. Тавре ки дар расми 9 нишон дода шудааст, пас аз 450 давра, суръати нигоҳдории иқтидор 78% аст, ки самаранокии хуби давраро нишон медиҳад.
Ҳолати сатҳи электрод пеш ва баъд аз давра бо истифода аз SEM таҳқиқ карда шуд ва натиҷаҳо дар расми 10 нишон дода шудаанд. Пеш аз давра, сатҳи маводҳои графитӣ ва кремний-карбон шаффоф аст [Расми 10(а)]; пас аз давра, дар рӯи он қабати рӯйпӯш ба таври возеҳ ба вуҷуд меояд [Расми 10(б)], ки як плёнкаи ғафси SEI мебошад. Ноҳамвории плёнкаи SEI. Истеъмоли фаъоли литий зиёд аст, ки ба кори давра мусоидат намекунад. Аз ин рӯ, мусоидат ба ташаккули плёнкаи ҳамвори SEI (масалан, сохтани плёнкаи сунъии SEI, илова кардани иловаҳои мувофиқи электролит ва ғайра) метавонад кори давраро беҳтар кунад. Мушоҳидаи SEM-и буриши арзии зарраҳои кремний-карбон пас аз давра [Расми 10(в)] нишон медиҳад, ки нанозарраҳои аслии шакли тасмашакли кремний дағалтар шудаанд ва сохтори сӯрохдор асосан аз байн рафтааст. Ин асосан аз сабаби васеъшавӣ ва ихтисоршавии пайвастаи ҳаҷми маводи кремний-карбон дар давоми давра аст. Аз ин рӯ, сохтори сӯрохдор бояд минбаъд такмил дода шавад, то фазои кофии буферӣ барои васеъшавии ҳаҷми маводи асоси кремний таъмин карда шавад.
3 Хулоса
Дар асоси васеъшавии ҳаҷм, ноқилияти суст ва устувории сусти интерфейси маводҳои электроди манфии дар асоси кремний асосёфта, ин мақола беҳбудиҳои мақсаднокро аз шаклдиҳии морфологии нановарақаҳои кремний, сохтори сохтори сӯрохдор, сохтори шабакаи ноқил ва пӯшиши пурраи карбонии тамоми зарраҳои дуюмдараҷа барои беҳтар кардани устувории маводҳои электроди манфии дар асоси кремний асосёфта дар маҷмӯъ анҷом медиҳад. Ҷамъшавии нановарақаҳои кремний метавонад сохтори сӯрохдорро ташкил диҳад. Ҷорӣ намудани CNT минбаъд ба ташаккули сохтори сӯрохдор мусоидат хоҳад кард. Маводи таркибии кремний-карбон, ки бо пӯшиши фазаи моеъ омода карда мешавад, нисбат ба маводи омодашуда бо пӯшиши фазаи сахт таъсири пӯшиши дукаратаи карбон дорад ва иқтидори хоси баландтар ва самаранокии аввалро нишон медиҳад. Илова бар ин, самаранокии аввалияи маводи таркибии кремний-карбон, ки дорои CNT мебошад, нисбат ба бе CNT баландтар аст, ки асосан аз сабаби дараҷаи баланди қобилияти сохтори сӯрохдор барои коҳиш додани васеъшавии ҳаҷми маводҳои дар асоси кремний асосёфта мебошад. Ҷорӣ намудани CNT шабакаи ноқили сеченака месозад, ноқилияти маводҳои дар асоси кремний асосёфтаро беҳтар мекунад ва дар ҳарорати 1C самаранокии хуби суръатро нишон медиҳад; ва мавод самаранокии хуби давраро нишон медиҳад. Аммо, сохтори сӯрохидори мавод бояд боз ҳам тақвият дода шавад, то фазои буферии кофӣ барои васеъшавии ҳаҷми кремний фароҳам оварда шавад ва ташаккули ҳамвор мусоидат карда шавад.ва плёнкаи зичи SEI барои беҳтар кардани минбаъдаи самаранокии давраи маводи таркибии кремний-карбон.
Мо инчунин маҳсулоти графит ва карбиди кремнийи тозаи баландро пешниҳод менамоем, ки ба таври васеъ дар коркарди вафлҳо, ба монанди оксидшавӣ, диффузия ва тафсондан истифода мешаванд.
Аз ҳама муштариён аз тамоми ҷаҳон истиқбол мекунем, то барои муҳокимаи минбаъда ба мо ташриф оранд!
https://www.vet-china.com/
Вақти нашр: 13 ноябри соли 2024