商業的要件を満たすためにリチウムイオン電池用のシリコンベースのアノード材料を設計する方法

シリコンベースのアノード材料は、市販のカーボンアノード材料の代替製品の1つと見なされています。ただし、充放電工程での体積効果が大きいため、商品化できません。そのため、研究者は多くの修正研究を行ってきました。理論的研究と実験的研究の両方に基づいて、新しい合金アノード材料の研究が促進されることが期待されています。

構造設計

シリコンモノマーの性能をある程度変えるには、シリコンの体積膨張係数を下げますが、体積効果のために、シリコン自体の導電率がリチウムイオンの急速な輸送をサポートするには不十分であるため、以前は商用用のシリコンベースのアノード材料は、商用アプリケーションの要件を満たすために、依然として多数の構造設計を必要とします。

1、コアシェル構造

コアシェル構造は、シリコンまたはシリコン合金のコアシェル構造の体積効果を制御するために、バッファ層を使用したシリコンまたはシリコン合金の体積膨張のシェルの基本特性を介して目的にあります。研究者たちは、コアシェル構造の大規模な研究を実施しました。図4Si / NiSi2 / Ni / Cコアシェル構造の場合、サンプルの構造図と円曲線。

カーネルとしてナノメートルSi、NiSi2 /シェルコーティングされたナノメートルSiNi、カバーカーボン層、およびコアシェル構造を備えたシリコンベースのアノード材料の調製を備えたDengなど。実験サンプルの可逆比容量は1194MAH / gで、週105回のサイクル容量は98％のままです。調製方法は、プロセスが簡単でコストが低いという特徴があります。

コアシェル構造のSi / Cカソード材料の中空炭素繊維調製物へのナノシリコン粒子の静電紡糸技術によるWuら0.2A / g、可逆比容量のサンプルの電流密度の下で903 MAH / g、100週間サイクル容量保持率89％;電流密度が2 a / gに増加すると、可逆比容量のサンプルは743 MAH / gに達し、良好な性能比を示します。中空炭素繊維は、ナノシリカの体積膨張を抑制するだけでなく、材料の導電性を向上させます。

2、サンドイッチ構造

サンら工業用シリコンパウダー、グラファイト、スクロースを原料とし、高エネルギーボールミルの機械的手法を採用し、工業用シリコンパウダーのスケールを落とし、工業用シリコンパウダーとグラファイトボールミルを混合、サンドイッチ構造MS-GC複合カソード材料でコーティングされたスクロース高温熱分解カーボンによって形成されます。可逆比容量下の0.5Cのサンプルは、830 MAH / g、100週間のサイクル容量の減衰はわずか0.02％であり、1週間のサイクル安定性は良好です。高度な構造設計により、一方では高導電性ネットワークが提供され、他方では、粉砕効果の充放電の過程でSiが妨げられました。

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