Aplikace nano silikonového prášku jako negativního materiálu elektrody v lithiových bateriích

Aplikace nano silikonového prášku jako negativního materiálu elektrody v lithiových bateriích
Princip akce
Vzhledem k vysoké míře absorpce nanosilikonu v lithiových bateriích může použití nanokřemičitého prášku v lithiových bateriích výrazně zvýšit kapacitu (teoreticky až 4000 mA/h). S použitím nanokřemíkového prášku a grafitu jako surovin, nahrazujících nanokarbonový prášek jako negativní elektrodové materiály pro lithiové baterie, byly připraveny křemíkové/grafitové kompozity mechanickým kulovým frézováním. Struktura a výkon materiálů byly charakterizovány XRD, SEM a elektrochemickým testováním. Byly mlety různé hmotnostní poměry křemíku a grafitu a odpovídající kompozity byly nabity a vybity. Optimální poměr křemíku a grafitu byl nalezen s hodnotou 1:9. Složení Si-C kompozitních materiálů může účinně snížit expanzi způsobenou absorpcí lithných iontů křemíkem, zvýšit afinitu s elektrolytem, ​​usnadnit disperzi a zlepšit cyklistický výkon. Použití nanokřemíkového prášku k výrobě nanokřemíkových drátů pro použití v materiálu záporné elektrody dobíjecích lithiových baterií nebo nanášení grafitu na povrch nanokřemíkového prášku jako materiálu záporné elektrody dobíjecích lithiových baterií může zvýšit kapacitu a doby cyklu vybíjení nabití. dobíjecích lithiových baterií více než trojnásobně. Experimentální výsledky ukazují, že získaný materiál má jak vyšší cyklovací výkon než čistý nanokřemík, tak vyšší reverzibilní kapacitu než grafit, přičemž výrazně zvyšuje kapacitu lithiových baterií. Když je hmotnostní poměr křemíku a grafitu 4:6, dochází k rychlejšímu poklesu kapacity. Po 25 cyklech je kapacita 200 mA. h/g, takže obsah křemíku v kompozitu by neměl být příliš vysoký. Pokud je obsah křemíku vysoký, grafit nemůže křemík dobře rozptýlit a zvyšuje se šance na kontakt mezi nanokřemíkem, což vede k aglomeraci a snížení coulombické účinnosti a cyklického výkonu. Když je hmotnostní poměr křemíku ke grafitu 3:7, ačkoli je reverzibilní kapacita kompozitu po 25 cyklech větší než reverzibilní kapacita, když je hmotnostní poměr křemíku a grafitu 4:6 (asi 240 mA.h/g), z křivky je vidět, že útlum je stále rychlý. Je vidět, že když je hmotnostní poměr křemíku ke grafitu 1:9 a 2:8, je jízdní výkon lepší, zatímco 1:9 je lepší. Vzhledem k tomu, že cena nanokřemíku je mnohem vyšší než cena grafitu, je při použití ve výrobní praxi ekonomičtější poměr křemíku ke grafitu 1:9. Ve srovnání s čistým grafitem je reverzibilní kapacita kompozitu s hmotnostním poměrem 1:9 výrazně zlepšena, což je více než dvojnásobek oproti grafitu. Cyklovací výkon je také dobrý, po 30 cyklech dosahuje 310 mA.h/g. Křemík a materiály obsahující křemík mají vysokou specifickou kapacitu jako materiály záporných elektrod pro lithium-iontové baterie a teoretická kapacita křemíku je 4200 mA.h/g. Kompozit grafit/nanosilikon připravený metodou mechanického kulového mletí se používá jako negativní elektrodové materiály pro lithium-iontové baterie. Tento kompozitní materiál odráží vysokou akumulační kapacitu lithia křemíku a dobrý výkon při cyklování grafitu Charakteristický je efekt malého objemu. Experimentální výsledky ukazují, že optimální hmotnostní poměr křemík/grafit je 1:9. Elektrochemické testy výkonu ukazují, že kompozitní materiál má výrazně zlepšený cyklický výkon ve srovnání s čistými křemíkovými elektrodami a má reverzibilní kapacitu vyšší než grafit, u kterého se očekává, že nahradí grafit jako nová generace materiálu záporné elektrody pro lithium-iontové baterie.
Hlavní účel:
1. Použití nanokřemíkového prášku k výrobě nanokřemíkových drátů pro použití v materiálu záporné elektrody dobíjecích lithiových baterií nebo nanášení grafitu na povrch nanokřemíkového prášku jako materiálu záporné elektrody dobíjecích lithiových baterií zvýšilo kapacitu a vybíjení náboje doby cyklu dobíjecích lithiových baterií více než trojnásobek.
2. Nanokřemíkový prášek se používá v nátěrech odolných vůči vysokým teplotám a žáruvzdorných materiálech.
3. Nanokřemíkový prášek a diamant se mísí pod vysokým tlakem za vzniku diamantového kompozitního materiálu z karbidu křemíku, používaného jako řezné nástroje!