Primjena nano silikonskog praha kao materijala negativne elektrode u litijumskim baterijama

Primjena nano silikonskog praha kao materijala negativne elektrode u litijumskim baterijama
Princip delovanja
Zbog visoke stope apsorpcije nanosilicijuma u litijumskim baterijama, upotreba nanosilicijumskog praha u litijumskim baterijama može značajno povećati kapacitet (teoretski do 4000mA/h). Koristeći nano silicijum u prahu i grafit kao sirovine, zamenjujući nano ugljenični prah, kao materijale negativne elektrode za litijumske baterije, silicijum/grafit kompoziti su pripremljeni mehaničkim mlevenjem kuglica. Struktura i performanse materijala su okarakterisane XRD, SEM i elektrohemijskim ispitivanjem. Različiti omjeri mase silicija i grafita su mljeveni kugličnim mljevenjem, a odgovarajući kompoziti su napunjeni i ispražnjeni. Pronađen je optimalan odnos silicijuma i grafita, sa vrednošću 1:9. Kompozicija Si-C kompozitnih materijala može efikasno smanjiti ekspanziju uzrokovanu apsorpcijom litijum jona silicijumom, povećati afinitet sa elektrolitom, olakšati disperziju i poboljšati performanse ciklusa. Upotreba nano silikonskog praha za izradu nano silikonskih žica za upotrebu u materijalu negativnih elektroda punjivih litijumskih baterija, ili premazivanje grafita na površini nano silikonskog praha kao materijala negativne elektrode punjivih litijumskih baterija, može povećati kapacitet i vrijeme ciklusa pražnjenja. punjivih litijumskih baterija za više od tri puta. Eksperimentalni rezultati pokazuju da dobijeni materijal ima i veće performanse ciklusa od čistog nano silicijuma i veći reverzibilni kapacitet od grafita, dok značajno povećava kapacitet litijumskih baterija. Kada je maseni odnos silicijuma i grafita 4:6, propadanje kapaciteta je brže. Nakon 25 ciklusa, kapacitet je 200mA. h/g, tako da sadržaj silicija u kompozitu ne bi trebao biti previsok. Ako je sadržaj silicijuma visok, grafit ne može dobro raspršiti silicijum, a šanse za kontakt između nanosilicijuma se povećavaju, što dovodi do aglomeracije i smanjenja Kulombičke efikasnosti i performansi ciklusa. Kada je maseni omjer silicija i grafita 3:7, iako je reverzibilni kapacitet kompozita nakon 25 ciklusa veći od reverzibilnog kapaciteta kada je maseni omjer silicija i grafita 4:6 (oko 240 mA. h/g), iz krivulje se može vidjeti da je slabljenje još uvijek brzo. Može se vidjeti da kada je omjer mase silicija i grafita 1:9 i 2:8, performanse biciklizma su bolje, dok je 1:9 bolji. Zbog činjenice da je cijena nanosilicijuma mnogo veća od cijene grafita, ako se primjenjuje u proizvodnoj praksi, omjer silicija i grafita od 1:9 je ekonomičniji. U poređenju sa čistim grafitom, reverzibilni kapacitet kompozita sa omjerom mase 1:9 je znatno poboljšan, što je više nego dvostruko više od grafita. Performanse ciklusa su takođe dobre, dostižući 310mA.h/g nakon 30 ciklusa. Silicijum i materijali koji sadrže silicijum imaju visok specifični kapacitet kao materijali negativne elektrode za litijum-jonske baterije, a teoretski kapacitet silicijuma je 4200mA.h/g. Kompozit grafit/nanosilicijum pripremljen mehaničkim kugličnim mlevenjem koristi se kao materijal za negativne elektrode za litijum-jonske baterije. Ovaj kompozitni materijal odražava visok kapacitet skladištenja litijuma silicijuma i dobre performanse ciklusa grafita. Karakteristika efekta male zapremine. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je optimalni omjer mase silicij/grafit 1:9. Testovi elektrohemijskih performansi pokazuju da kompozitni materijal ima značajno poboljšane performanse ciklusa u odnosu na čiste silikonske elektrode i da ima reverzibilni kapacitet veći od grafita, za koji se očekuje da zamijeni grafit kao novu generaciju materijala negativnih elektroda za litijum-jonske baterije.
Glavna svrha:
1. Upotreba nano silikonskog praha za izradu nano silikonskih žica za upotrebu u materijalu negativne elektrode punjivih litijumskih baterija, ili premazivanje grafita na površini nano silikonskog praha kao materijala negativne elektrode punjivih litijumskih baterija, povećalo je kapacitet i pražnjenje punjenja vremena ciklusa punjivih litijumskih baterija za više od tri puta.
2. Nano silicijum prah se koristi u premazima otpornim na visoke temperature i vatrostalnim materijalima.
3. Nano silicijum prah i dijamant se mešaju pod visokim pritiskom kako bi se formirao kompozitni materijal od silicijum karbida dijamanta, koji se koristi kao alat za rezanje!