Àwọn bátírì Lithium-ion ló ń dàgbàsókè ní ìtọ́sọ́nà agbára gíga. Ní ìwọ̀n otútù yàrá, àwọn ohun èlò elektrodu odi tí a fi silicon ṣe pẹ̀lú lithium láti ṣe àkójọ Li3.75Si tí ó ní lithium, pẹ̀lú agbára pàtó kan tí ó tó 3572 mAh/g, èyí tí ó ga ju agbára pàtó ti elektrodu odi graphite 372 mAh/g lọ. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà tí a bá ń gba agbára àti ìtújáde àwọn ohun èlò elektrodu odi tí a fi silicon ṣe lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan, ìyípadà ìpele ti Si àti Li3.75Si lè mú ìfàsẹ́yìn iwọn didun ńlá wá (ní nǹkan bí 300%), èyí tí yóò yọrí sí ìfọ́ àwọn ohun èlò elektrodu ati ìṣẹ̀dá fíìmù SEI tí ń bá a lọ, tí yóò sì fa kí agbára náà dínkù kíákíá. Ilé iṣẹ́ náà ń mú kí iṣẹ́ àwọn ohun èlò elektrodu odi tí a fi silicon ṣe dára síi àti ìdúróṣinṣin àwọn bátírì tí a fi silicon ṣe nípasẹ̀ ìwọ̀n nano, ìbòrí erogba, ìṣẹ̀dá ihò àti àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ míràn.
Àwọn ohun èlò erogba ní agbára ìṣiṣẹ́ tó dára, owó pọ́ọ́kú, àti orísun tó gbòòrò. Wọ́n lè mú kí agbára ìṣiṣẹ́ àti ìdúróṣinṣin ojú ilẹ̀ àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe sunwọ̀n sí i. Wọ́n sábà máa ń lò wọ́n gẹ́gẹ́ bí àfikún ìdàgbàsókè iṣẹ́ fún àwọn elektrodi odi tí a fi silicon ṣe. Àwọn ohun èlò silicon-carbon ni ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè pàtàkì ti àwọn elektrodi odi tí a fi silicon ṣe sunwọ̀n sí i. Àwọ̀ erogba le mú kí ìdúróṣinṣin ojú ilẹ̀ àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe sunwọ̀n sí i, ṣùgbọ́n agbára rẹ̀ láti dí ìdúróṣinṣin iwọn didun silikoni lọ́wọ́ jẹ́ gbogbogbòò, kò sì le yanjú ìṣòro ìfàsẹ̀yìn iwọn didun silikoni. Nítorí náà, láti lè mú ìdúróṣinṣin àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe sunwọ̀n sí i, a gbọ́dọ̀ kọ́ àwọn ohun èlò oníhò. Milling Ball jẹ́ ọ̀nà tí a ti ṣe fún ṣíṣe àwọn ohun èlò nanomaterials. A lè fi àwọn afikún tàbí àwọn ohun èlò mìíràn kún slurry tí a rí gbà nípasẹ̀ milling Ball gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe. A máa ń fọ́n slurry náà ká déédé nípasẹ̀ onírúurú slurries, a sì máa ń gbẹ ẹ́. Nígbà tí a bá ń gbẹ lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀, àwọn nanoparticles àti àwọn èròjà mìíràn nínú slurry yóò ṣe àwọn ànímọ́ oníhò láìròtẹ́lẹ̀. Ìwé yìí lo àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe àti ẹ̀rọ gbígbẹ tí ó ní ààbò láti pèsè àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe sunwọ̀n sí i.
A tun le mu iṣẹ awọn ohun elo ti a da lori silikoni dara si nipa ṣiṣakoso eto ati awọn abuda pinpin ti awọn ohun elo silikoni. Ni bayi, awọn ohun elo ti a da lori silikoni pẹlu awọn oriṣiriṣi apẹrẹ ati awọn abuda pinpin ni a ti pese, gẹgẹbi awọn nanorods silikoni, nanosilicon ti a fi sinu iho, nanosilicon ti a pin kaakiri ni awọn iyipo erogba, awọn ẹya onigun mẹta silikoni/graphene, ati bẹbẹ lọ. Ni iwọn kanna, ni akawe pẹlu awọn nanoparticles, awọn nanosheets le dinku iṣoro fifọ ti imugboroosi iwọn didun fa, ati pe ohun elo naa ni iwuwo compaction ti o ga julọ. Ikojọpọ awọn nanosheets ti ko ni eto tun le ṣe eto onigun mẹta. Lati darapọ mọ ẹgbẹ paṣipaarọ elekitirodu silikoni odi. Pese aaye ifipamọ fun imugboroosi iwọn didun ti awọn ohun elo silikoni. Ifihan awọn nanotubes erogba (CNTs) kii ṣe le mu ilọsiwaju ti ohun elo naa dara si nikan, ṣugbọn tun ṣe igbelaruge iṣeto ti awọn ẹya onigun mẹta ti ohun elo naa nitori awọn abuda onigun mẹta rẹ. Ko si awọn ijabọ lori awọn ẹya onigun mẹta ti a ṣe nipasẹ awọn nanosheets silikoni ati awọn CNTs. Ìwé yìí gba ìlọ bọ́ọ̀lù tí ó báramu, fífọ àti píparẹ́, gbígbẹ ìfọ́, ìbòrí carbon àti ọ̀nà calcination tí ó báramu, ó sì ṣe àfihàn àwọn olùgbékalẹ̀ oníhò nínú ìlànà ìpalẹ̀mọ́ láti pèsè àwọn ohun èlò electrode odi tí ó báamu silicon tí a ṣe nípasẹ̀ ìdàpọ̀ ara ẹni ti silicon nanosheets àti CNTs. Ìlànà ìpalẹ̀mọ́ náà rọrùn, ó rọrùn láti lò fún àyíká, kò sì sí omi ìdọ̀tí tàbí ìdọ̀tí tí a ń ṣẹ̀dá. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìròyìn ìwé ló wà lórí ìbòrí carbon ti àwọn ohun èlò tí ó báamu silicon, ṣùgbọ́n àwọn ìjíròrò jíjinlẹ̀ díẹ̀ ló wà lórí ipa ìbòrí. Ìwé yìí lo asphalt gẹ́gẹ́ bí orísun erogba láti ṣe ìwádìí nípa àwọn ipa ti àwọn ọ̀nà ìbòrí carbon méjì, ìbòrí omi ìpele àti ìbòrí ipele líle, lórí ipa ìbòrí àti iṣẹ́ àwọn ohun èlò electrode odi tí ó báamu silicon.
Ìdánwò 1
1.1 Igbaradi ohun elo
Ìpèsè àwọn ohun èlò onípele sílíkónì-èròjà oníhò ní àwọn ìgbésẹ̀ márùn-ún: ìlọ bọ́ọ̀lù, ìlọ àti ìtúká, gbígbẹ síta, ìbòrí èròjà carbon àti ìfọ́mọ́ carbon. Àkọ́kọ́, wọn 500 g ti lulú silíkónì àkọ́kọ́ (ìmọ́lẹ̀ ilé, 99.99%), fi 2000 g ti isopropanol kún un, kí o sì ṣe ìlọ bọ́ọ̀lù tutu ní iyára ìlọ bọ́ọ̀lù ti 2000 r/min fún wákàtí 24 láti gba ìlọ bọ́ọ̀lù silíkónì oníwọ̀n-ìwọ̀n nano. A gbé ìlọ bọ́ọ̀lù silíkónì tí a gbà sínú ojò ìyípadà ìtúká, a sì fi àwọn ohun èlò kún un gẹ́gẹ́ bí ìpíndọ́gba ìwọ̀n ti silíkónì: graphite (tí a ṣe ní Shanghai, ìlọ bọ́ọ̀lù): àwọn nanotubes erogba (tí a ṣe ní Tianjin, ìlọ bọ́ọ̀lù): polyvinyl pyrrolidone (tí a ṣe ní Tianjin, ìlọ bọ́ọ̀lù oníwọ̀n-ìwọ̀n) = 40:60:1.5:2. A lo Isopropanol láti ṣàtúnṣe ìlọ́pọ̀ èròjà líle, a sì ṣe àgbékalẹ̀ ìlọ́pọ̀ èròjà líle láti jẹ́ 15%. Fílọ àti ìtúká ni a ṣe ní iyára ìtúká ti 3500 r/min fún wákàtí 4. A fi àwọn èròjà slurries mìíràn wéra láìfi àwọn CNT kún un, àwọn ohun èlò yòókù sì jọra. Lẹ́yìn náà, a gbé slurry tí a ti túká tí a rí lọ sí ibi ìfọṣọ gbígbẹ, a sì ṣe gbígbẹ spray ní afẹ́fẹ́ tí nitrogen kò ní èéfín, pẹ̀lú ìwọ̀n otútù àti ìjáde tí ó jẹ́ 180 àti 90 °C, lẹ́sẹẹsẹ. Lẹ́yìn náà, a fi oríṣi àwọ̀ erogba méjì wéra, ìfọṣọ phase phase àti ìfọṣọ phase phase. Ọ̀nà àwọ̀ solid phase phase combination ni: a da lulú gbígbẹ tí a fi spray ṣe pọ̀ mọ́ 20% asphalt lulú (tí a ṣe ní Korea, D50 jẹ́ 5 μm), a dapọ̀ mọ́ ẹ̀rọ adàpọ̀ fún ìṣẹ́jú 10, àti iyàrá ìdàpọ̀ náà jẹ́ 2000 r/min láti gba lulú tí a ti fi adàpọ̀ tẹ́lẹ̀. Ọ̀nà àwọ̀ omi ni: a fi lulú gbígbẹ tí a fi adàpọ̀ ṣe kún omi xylene (tí a ṣe ní Tianjin, ìpele onínáwò) tí ó ní 20% asphalt tí ó yọ́ nínú lulú náà ní ìwọ̀n líle ti 55%, a sì da afẹ́fẹ́ mọ́ra déédé. Yan ninu adiro igbale ni iwọn otutu 85℃ fun wakati mẹrin, fi sinu ẹrọ aladapo ẹrọ fun didapọ, iyara idapọ jẹ 2000 r/min, ati akoko idapọ jẹ iṣẹju mẹwa lati gba lulú ti a ti bo tẹlẹ. Nikẹhin, a fi lulú ti a ti bo tẹlẹ sinu ina iyipo labẹ afẹfẹ nitrogen ni iwọn otutu igbona ti 5°C/min. A kọkọ tọju rẹ ni iwọn otutu ti ko yipada ti 550°C fun wakati meji, lẹhinna a tẹsiwaju lati gbona titi de 800°C a si tọju rẹ ni iwọn otutu ti ko yipada fun wakati meji, lẹhinna a tutu si isalẹ 100°C a si tu silẹ lati gba ohun elo idapọ silikoni-carbon.
1.2 Àwọn ọ̀nà ìṣàfihàn
A ṣe àyẹ̀wò ìpínkiri iwọn pàǹtíkì ti ohun èlò náà nípa lílo ohun èlò ìdánwò iwọn pàǹtíkì (Mastersizer 2000 version, tí a ṣe ní UK). A dán àwọn pàǹtíkì tí a rí ní ìgbésẹ̀ kọ̀ọ̀kan wò nípa lílo ohun èlò amúṣẹ́dá elekitironiki (Regulus8220, tí a ṣe ní Japan) láti ṣe àyẹ̀wò ìrísí àti ìwọ̀n àwọn pàǹtíkì náà. A ṣe àyẹ̀wò ìṣètò ìpele ohun èlò náà nípa lílo ohun èlò amúṣẹ́dá ìfọ́mọ́ra X-ray powder (D8 ADVANCE, tí a ṣe ní Germany), a sì ṣe àyẹ̀wò ìṣètò èròjà ohun èlò náà nípa lílo ohun èlò amúṣẹ́dá agbára. A lo ohun èlò amúṣẹ́dá silicon-carbon tí a rí láti ṣe ìdajì sẹ́ẹ̀lì bọ́tìnì ti àwòṣe CR2032, àti ìpíndọ́gba ìwọ̀n ti silicon-carbon: SP: CNT: CMC: SBR jẹ́ 92:2:2:1.5:2.5. Ẹ̀rọ itanna tí a fi irin ṣe ni elekitirodu, elekitirodu naa jẹ́ elekitirolu ti a n ta ọjà (awoṣe 1901, ti a ṣe ni Korea), a lo diaphragm Celgard 2320, iwọn folti gbigba agbara ati itusilẹ jẹ 0.005-1.5 V, agbara gbigba agbara ati itusilẹ jẹ 0.1 C (1C = 1A), ati agbara gige itusilẹ jẹ 0.05 C.
Láti lè ṣe ìwádìí síwájú sí i nípa iṣẹ́ àwọn ohun èlò ìdàpọ̀ silicon-carbon, a ṣe bátírì kékeré onírọ̀rùn 408595 tí a fi laminated ṣe. Elektirọdu rere náà lo NCM811 (tí a ṣe ní Hunan, ìpele bátírì), a sì fi ohun èlò silicon-carbon 8% kún elektirọdu odi náà. Fọ́múlá electrode slurry rere náà jẹ́ 96% NCM811, 1.2% polyvinylidene fluoride (PVDF), 2% agent conductive SP, 0.8% CNT, a sì lo NMP gẹ́gẹ́ bí dispersant; fọ́múlá electrode odi náà jẹ́ 96% composite negative electrode material, 1.3% CMC, 1.5% SBR 1.2% CNT, a sì lo omi gẹ́gẹ́ bí dispersant. Lẹ́yìn tí a bá ti rú u, tí a fi bo, tí a fi ń yí i, tí a fi ń gé e, tí a fi ń lamination, tí a fi ń so tab welding, tí a fi ń pò ó, tí a fi ń yan omi, tí a fi ń ṣe é, tí a fi ń ṣe é, tí a fi ń ṣe é àti tí a fi ń pín agbára, a ti pèsè àwọn bátírì onírọ̀rùn 408595 tí a fi laminated ṣe pẹ̀lú agbára tí a fún ní 3 Ah. A dán ìṣiṣẹ́ ìwọ̀n 0.2C, 0.5C, 1C, 2C àti 3C wò àti iṣẹ́ ìyípo ti agbára 0.5C àti ìtújáde 1C. Ìwọ̀n agbára lílo agbára àti ìtújáde jẹ́ 2.8-4.2 V, agbára lílo agbára àti agbára lílo agbára tí ó dúró ṣinṣin, àti agbára lílo agbára tí a gé kúrò jẹ́ 0.5C.
2 Àwọn Èsì àti Ìjíròrò
A ṣe akiyesi lulú silikoni akọkọ nipa lilo scanning electron microscopy (SEM). Lulú silikoni naa jẹ́ granular deedee pẹlu iwọn patikulu ti ko to 2μm, gẹgẹ bi a ti fihan ninu Aworan 1(a). Lẹhin lilọ rogodo, iwọn patikulu silikoni dinku si to bii 100 nm [Aworan 1(b)]. Idanwo iwọn patikulu fihan pe D50 ti lulú silikoni lẹhin lilọ rogodo jẹ 110 nm ati D90 jẹ 175 nm. Idanwo ti o ṣọra ti apẹrẹ patikulu silikoni lẹhin lilọ rogodo fihan eto ti o ni didan (ipilẹṣẹ eto ti o ni didan yoo tun jẹri siwaju lati inu SEM agbelebu nigbamii). Nitorinaa, data D90 ti a gba lati idanwo iwọn patikulu yẹ ki o jẹ iwọn gigun ti nanosheet. Ni idapọ pẹlu awọn abajade SEM, a le ṣe idajọ pe iwọn nanosheet ti a gba kere ju iye pataki ti 150 nm ti fifọ patikulu silikoni lakoko gbigba agbara ati itusilẹ ni o kere ju iwọn kan lọ. Ìṣẹ̀dá ìrísí ara tí ó rọ̀ jọjọ jẹ́ nítorí oríṣiríṣi agbára ìpínyà ti àwọn ìpele kírísítàlì ti sílíkónì kírísítàlì, lára èyí tí ìpele kírísítàlì ní agbára ìpínyà tí ó kéré ju àwọn ìpele kírísítàlì {100} àti {110} lọ. Nítorí náà, ìpele kírísítàlì yìí rọrùn láti dínkù nípa lílo bọ́ọ̀lù, ó sì ṣe ìpele tí ó rọ̀ jọjọ nígbẹ̀yìn gbẹ́yín. Ìpele tí ó rọ̀ jọjọ náà ń mú kí àwọn ìpele tí ó rọ̀ jọ pọ̀, ó ń tọ́jú àyè fún fífẹ̀ ìwọ̀n ohun èlò sílíkónì, ó sì ń mú kí ìdúróṣinṣin ohun èlò náà sunwọ̀n sí i.
A fọ́n omi tí ó ní nano-silicon, CNT àti graphite nínú, a sì ṣe àyẹ̀wò lulú náà kí ó tó di àti lẹ́yìn fífún omi náà. Àwọn èsì náà hàn nínú Àwòrán 2. Àwòrán graphite tí a fi kún kí ó tó di fífún omi náà jẹ́ ìrísí flake tí ó wọ́pọ̀ pẹ̀lú ìwọ̀n 5 sí 20 μm [Àwòrán 2(a)]. Ìdánwò ìpínkiri ìwọ̀n pátákì ti graphite fihàn pé D50 jẹ́ 15 μm. Ìrù tí a rí lẹ́yìn fífún omi náà ní ìrísí onígun mẹ́rin [Àwòrán 2(b)], a sì lè rí i pé ìpele ìbòrí náà ni a fi ìpele ìbòrí bo graphite náà lẹ́yìn fífún omi náà. D50 ti lulú náà lẹ́yìn fífún omi náà jẹ́ 26.2 μm. SEM ṣe àkíyèsí àwọn ànímọ́ ìrísí ti àwọn pátákì kejì, èyí tí ó fi àwọn ànímọ́ ìrísí onígun mẹ́rin tí a kó jọ tí àwọn nanomaterials kó jọ hàn [Àwòrán 2(c)]. Ìrísí onígun mẹ́rin náà jẹ́ ti àwọn nanosheets silicon àti CNT tí a so pọ̀ mọ́ ara wọn [Àwòrán 2(d)], àti agbègbè ojú pàtó tí a dán wò (BET) ga tó 53.3 m2/g. Nítorí náà, lẹ́yìn fífún omi, àwọn ohun èlò bíi silicon àti CNTs máa ń kó ara wọn jọ láti ṣe ìrísí oníhò kan.
A fi omi ìbòrí erogba tí ó ní ihò ṣe ìtọ́jú ìpele tí ó ní ihò náà, lẹ́yìn tí a fi ìbòrí erogba tí ó ní ìpele àti carbonization kún un, a ṣe àkíyèsí SEM. Àwọn àbájáde náà hàn nínú Àwòrán 3. Lẹ́yìn tí a ti fi carbon pre-boating kún un, ojú àwọn èròjà kejì di dídán, pẹ̀lú ìpele ìbòrí tí ó hàn gbangba, ìbòrí náà sì parí, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3(a) àti (b). Lẹ́yìn carbonization, ìpele ìbòrí ojú ilẹ̀ náà ń pa ipò ìbòrí tí ó dára mọ́ [Àwòrán 3(c)]. Ní àfikún, àwòrán SEM tí ó ní ìrísí ìlà fi àwọn nanoparticles tí ó ní ìlà hàn [Àwòrán 3(d)] hàn, èyí tí ó bá àwọn ànímọ́ ìrísí ti àwọn nanosheets mu, èyí tí ó tún fi ẹ̀rí hàn nípa ìṣẹ̀dá àwọn nanosheets silicon lẹ́yìn tí a bá ti fi ball milling ṣe nǹkan. Ní àfikún, Àwòrán 3(d) fihàn pé àwọn ohun tí a fi kún wà láàárín àwọn nanosheets kan. Èyí jẹ́ nítorí lílo ọ̀nà ìbòrí omi ìpele ìbòrí. Ojútùú asphalt náà yóò wọ inú ohun èlò náà, kí ojú àwọn nanosheets silicon inú lè gba ìpele ààbò carbon. Nítorí náà, nípa lílo ìbòrí ìpele omi, ní àfikún sí gbígbà ipa ìbòrí ìpele kejì, a tún lè rí ipa ìbòrí erogba méjì ti ìbòrí ìpele àkọ́kọ́. BET dán lulú carbonized náà wò, àbájáde ìdánwò náà sì jẹ́ 22.3 m2/g.
Wọ́n fi àyẹ̀wò agbára ìṣàn-ẹ̀yà ara (EDS) lé lulú tí a ti yọ́ mọ́ carbonized powder náà lọ́wọ́, àwọn àbájáde rẹ̀ sì hàn nínú Àwòrán 4(a). Àkójọpọ̀ micron tí ó tóbi jẹ́ C, tí ó bá matrix graphite mu, ìbòrí òde náà sì ní silicon àti oxygen nínú. Láti ṣe ìwádìí síwájú sí i nípa ìṣètò silicon, a ṣe ìdánwò X-ray diffraction (XRD), àwọn àbájáde náà sì hàn nínú Àwòrán 4(b). Ohun èlò náà jẹ́ graphite àti silikoni kan ṣoṣo, láìsí àwọn ànímọ́ silicon oxide tí ó hàn gbangba, èyí tí ó fihàn pé apa oxygen ti ìdánwò agbára náà wá láti inú oxidation adayeba ti ojú silicon. A kọ ohun èlò silicon-carbon sílẹ̀ gẹ́gẹ́ bí S1.
A ṣe àyẹ̀wò ìṣẹ̀dá ohun èlò silicon-carbon S1 tí a ti pèsè sílẹ̀ fún ìdánwò ìṣẹ̀dá ìdajì sẹ́ẹ̀lì àti ìdánwò ìtújáde. A fi ìlà ìtújáde agbára àkọ́kọ́ hàn ní Àwòrán 5. Agbára pàtó tí a lè yí padà jẹ́ 1000.8 mAh/g, àti pé ìṣiṣẹ́ ìyípo àkọ́kọ́ ga tó 93.9%, èyí tí ó ga ju ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe láìsí ìṣírò ṣáájú tí a ròyìn nínú ìwé. Ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ tí ó ga jùlọ fihàn pé ohun èlò tí a fi silicon-carbon ṣe sílẹ̀ ní ìdúróṣinṣin gíga. Láti lè fìdí àwọn ipa ti ìṣètò oníhò, nẹ́tíwọ́ọ̀kì onídàgba àti ìbòrí erogba lórí ìdúróṣinṣin àwọn ohun èlò silicon-carbon, a pèsè oríṣi ohun èlò silicon-carbon méjì láìfi CNT kún un àti láìsí ìbòrí erogba àkọ́kọ́.
A fi ìrísí lulú carbonized ti ohun elo composite silicon-carbon laisi fifi CNT kun han ni Aworan 6. Lẹhin ti a fi omi bo ati carbonization, a le rii fẹlẹfẹlẹ ibora kan ni oju awọn patikulu keji ni Aworan 6(a). A fihan SEM agbelebu ti ohun elo carbonized ni Aworan 6(b). Ikojọpọ awọn sheets silicon ni awọn abuda iho, ati idanwo BET jẹ 16.6 m2/g. Sibẹsibẹ, ni akawe pẹlu ọran pẹlu CNT [gẹgẹ bi a ti fihan ni Aworan 3(d), idanwo BET ti lulú carbonized rẹ jẹ 22.3 m2/g], iwuwo stacking nano-silicon inu ga julọ, ti o fihan pe afikun ti CNT le ṣe igbelaruge dida ti eto iho. Ni afikun, ohun elo naa ko ni nẹtiwọọki conductive onisẹpo mẹta ti CNT ṣe. A ṣe igbasilẹ ohun elo silicon-carbon gẹgẹbi S2.
Àwọn ànímọ́ ìrísí ara ti ohun èlò ìṣọ̀kan silicon-carbon tí a pèsè nípasẹ̀ ìbòrí carbon-phase solid-phase ni a fi hàn ní Àwòrán 7. Lẹ́yìn ìfọ́mọ́ carbon, ìpele ìbòrí tí ó hàn gbangba wà lórí ojú ilẹ̀, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fi hàn ní Àwòrán 7(a). Àwòrán 7(b) fihàn pé àwọn nanoparticles onígun mẹ́rin wà ní apá àgbélébùú, èyí tí ó bá àwọn ànímọ́ ìrísí ara ti awọn nanosheets mu. Ìkójọpọ̀ awọn nanosheets ṣe ìpele onígun mẹ́rin. Kò sí ohun tí ó hàn gbangba lórí ojú àwọn nanosheets inú, èyí tí ó fihàn pé ìbòrí carbon-phase solid-phase ṣe ìpele ìbòrí carbon pẹ̀lú ìpele onígun mẹ́rin nìkan, kò sì sí ìpele ìbòrí inú fún awọn nanosheets silicon. Ohun èlò ìṣọ̀kan silicon-carbon yìí ni a kọ sílẹ̀ gẹ́gẹ́ bí S3.
A ṣe ìdánwò ìdajì sẹ́ẹ̀lì àti ìtújáde irú bọ́tìnì lórí S2 àti S3. Agbára pàtó àti ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti S2 jẹ́ 1120.2 mAh/g àti 84.8%, lẹ́sẹẹsẹ, àti agbára pàtó àti ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti S3 jẹ́ 882.5 mAh/g àti 82.9%, lẹ́sẹẹsẹ. Agbára pàtó àti ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti àyẹ̀wò S3 tí a fi ìpele líle bo ni ó kéré jùlọ, tí ó fihàn pé ìbòrí erogba ti ìṣètò oníhò nìkan ni a ṣe, àti pé ìbòrí erogba ti àwọn nanosheets silicon inu kò ṣe, èyí tí kò le fún agbára pàtó ti ohun èlò tí a fi silicon ṣe ní kíkún àti pé kò le dáàbò bo ojú ohun èlò tí a fi silicon ṣe. Ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti àyẹ̀wò S2 láìsí CNT tún kéré ju ti ohun èlò tí a fi silicon-carbon ṣe tí ó ní CNT lọ, èyí tí ó fihàn pé lórí ìpìlẹ̀ ìbòrí tí ó dára, nẹ́tíwọ́ọ̀kì onídàgba àti ìwọ̀n gíga ti ìṣètò oníhò ń ṣe ìrànlọ́wọ́ fún ìmúdàgbàsókè ti agbára ìtújáde àti ìtújáde ti ohun èlò silicon-carbon.
A lo ohun elo S1 silicon-carbon lati ṣe batiri kekere kan ti o kun fun soft-pack lati ṣe ayẹwo iṣẹ oṣuwọn ati iṣẹ iyipo. A fihan iwọn oṣuwọn itusilẹ ni Aworan 8(a). Agbara itusilẹ ti 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ati 3C jẹ 2.970, 2.999, 2.920, 2.176 ati 1.021 Ah, lẹsẹsẹ. Oṣuwọn itusilẹ 1C ga to 98.3%, ṣugbọn oṣuwọn itusilẹ 2C dinku si 73.3%, ati oṣuwọn itusilẹ 3C dinku si siwaju si 34.4%. Lati darapọ mọ ẹgbẹ paṣipaarọ elekitirodu silicon odi, jọwọ ṣafikun WeChat: shimobang. Ni awọn ofin ti oṣuwọn gbigba agbara, agbara gbigba agbara 0.2C, 0.5C, 1C, 2C ati 3C jẹ 3.186, 3.182, 3.081, 2.686 ati 2.289 Ah, lẹsẹsẹ. Ìwọ̀n ìgba agbara 1C jẹ́ 96.7%, ìwọ̀n ìgba agbara 2C sì ń dé 84.3%. Síbẹ̀síbẹ̀, ní wíwo ìlà ìgba agbara nínú Àwòrán 8(b), pẹpẹ ìgba agbara 2C tóbi ju pẹpẹ ìgba agbara 1C lọ, àti agbára ìgba agbara folti rẹ̀ tí ó dúró ṣinṣin jẹ́ fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ (55%), èyí tí ó fihàn pé ìpolópọ̀ ti batiri ìgba agbara 2C ti tóbi gan-an. Ohun èlò silicon-carbon ní iṣẹ́ ìgba agbara àti ìtújáde tí ó dára ní 1C, ṣùgbọ́n àwọn ànímọ́ ìṣètò ti ohun èlò náà nílò láti túbọ̀ mú kí iṣẹ́ ìpele tí ó ga jù lọ. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 9, lẹ́yìn àwọn ìpele 450, ìwọ̀n ìgba agbara jẹ́ 78%, èyí tí ó fi iṣẹ́ ìpele tí ó dára hàn.
SEM ṣe ìwádìí lórí ipò ojú ilẹ̀ elekitirodu kí ó tó di àti lẹ́yìn ìyípo náà, àwọn èsì náà sì hàn nínú Àwòrán 10. Kí ìyípo náà tó dé, ojú ilẹ̀ graphite àti àwọn ohun èlò silicon-carbon hàn kedere [Àwòrán 10(a)]; lẹ́yìn ìyípo náà, ó hàn gbangba pé a máa ń ṣẹ̀dá ìpele ìbòrí kan lórí ojú ilẹ̀ náà [Àwòrán 10(b)], èyí tí ó jẹ́ fíìmù SEI tí ó nípọn. Ìwọ̀n fíìmù SEI Lilo lithium tí ń ṣiṣẹ́ ga, èyí tí kò ṣe ìrànlọ́wọ́ fún iṣẹ́ ìyípo náà. Nítorí náà, gbígbé ìṣẹ̀dá fíìmù SEI tí ó rọrùn (bíi ìkọ́lé fíìmù SEI àtọwọ́dá, fífi àwọn afikún electrolyte tí ó yẹ kún un, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) le mú iṣẹ́ ìyípo náà sunwọ̀n sí i. Àkíyèsí SEM ti àwọn èròjà silicon-carbon lẹ́yìn ìyípo náà [Àwòrán 10(c)] fihàn pé àwọn nanoparticles silicon tí ó ní ìrísí ìlà ti di kíkan àti pé a ti mú ìrísí ihò náà kúrò pátápátá. Èyí jẹ́ nítorí ìfẹ̀sí iwọ̀n tí ń bá a lọ àti ìfàsẹ́yìn ohun èlò silicon-carbon nígbà ìyípo náà. Nítorí náà, ìrísí ihò náà nílò láti túbọ̀ mú kí ó ṣeé ṣe láti pèsè ààyè ìpamọ́ tó fún ìfẹ̀sí iwọ̀n ohun èlò tí a fi silicon ṣe.
3 Ìparí
Ní ìbámu pẹ̀lú ìfẹ̀sí iwọ̀n, ìfàsímú tí kò dára àti ìdúróṣinṣin tí kò dára ti àwọn ohun èlò elektrodu odi tí a fi silicon ṣe, ìwé yìí ṣe àwọn àtúnṣe tí a fojú sí, láti ìṣẹ̀dá àwòrán àwọn ohun èlò nanosheets silicon, ìkọ́lé ìṣètò oníhò, ìkọ́lé nẹ́tíwọ́ọ̀kì oníhò àti ìbòrí erogba pípé ti gbogbo àwọn èròjà kejì, láti mú ìdúróṣinṣin àwọn ohun èlò elektrodu odi tí a fi silicon ṣe dára síi lápapọ̀. Ìkójọpọ̀ àwọn ohun èlò nanosheets silicon le ṣe ìṣètò oníhò. Ìfihàn CNT yóò túbọ̀ mú kí ìṣẹ̀dá ìṣètò oníhò pọ̀ sí i. Ohun èlò àkójọpọ̀ silicon-carbon tí a pèsè nípasẹ̀ ìbòrí ìpele omi ní ipa ìbòrí erogba méjì ju èyí tí a fi ìbòrí oníhò líle ṣe, ó sì ń fi agbára pàtó tí ó ga jùlọ àti ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ hàn. Ní àfikún, ìṣiṣẹ́ àkọ́kọ́ ti ohun èlò àkójọpọ̀ silicon-carbon tí ó ní CNT ga ju èyí tí kò ní CNT lọ, èyí tí ó jẹ́ nítorí agbára gíga ti ìṣètò oníhò láti dín ìfẹ̀símú iwọn didun ti àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe kù. Ìfihàn CNT yóò kọ́ nẹ́tíwọ́ọ̀kì oníwọ̀n mẹ́ta, mú ìfàsímú ti àwọn ohun èlò tí a fi silicon ṣe dára síi, yóò sì fi iṣẹ́ ìwọ̀n tí ó dára hàn ní 1C; ohun èlò náà yóò sì fi iṣẹ́ ìyípo tí ó dára hàn. Sibẹsibẹ, eto iho ti ohun elo naa nilo lati ni okun sii lati pese aaye to fun ifipamọ iwọn didun ti silikoni, ati lati ṣe igbelaruge dida ti o danàti fíìmù SEI tó nípọn láti mú kí iṣẹ́ ìyípo ti ohun èlò àdàpọ̀ silicon-carbon sunwọ̀n síi.
A tun n pese awọn ọja graphite ati silikoni carbide ti o ni mimọ pupọ, eyiti a lo ni lilo pupọ ninu sisẹ wafer bii oxidation, itankale, ati annealing.
Ẹ kí àwọn oníbàárà láti gbogbo àgbáyé káàbọ̀ láti wá bẹ̀ wá wò fún ìjíròrò síwájú síi!
https://www.vet-china.com/
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù kọkànlá-13-2024