23 年間のバッテリーのカスタマイズ

負極材料としてシリコン結晶のみを使用したリチウムイオン電池の問題点は何ですか?

APR 11, 2019   ページビュー:442

バッテリーカバーは、ベアセルを外側から密閉する四角いシェルのバッテリーカバーです。四角い電池はそれぞれカバーとケーシングで構成されています。カバーは主にカバーピース、プラスとマイナスのカラム、防爆バルブ、フリップピースのいくつかの部品で構成されています。

シリコンの構造はグラファイトの構造とは異なります(下図を参照)。エネルギー貯蔵メカニズムは、リチウムイオンとの合金化および脱合金化による金属材料のメカニズムと似ています。充放電電極反応は次のように書くことができます。

Si + xLi ++ xe- LiXSi

図からわかるように、充電中、リチウムイオンは正極材料から分離され、シリコン結晶内の結晶格子の間に挿入され、大きな膨張(約300%)を引き起こしてシリコン-リチウム合金を形成します。放電中にリチウムイオンが結晶格子から分離し、大きなギャップが形成されます。

負極材料としてシリコン結晶のみを使用すると、以下の問題が発生しやすくなります。

まず、デインターカレーションの過程で、シリコン結晶の体積が大幅に変化しました。このような体積効果により、シリコンアノード材料が集電体から簡単に剥がれ、電気化学的腐食とポールピースの露出したフォイルの短絡が発生します。バッテリーの安全性と耐用年数に影響を与えます。

第二に、シリコン炭素は同じ主族元素であり、SEIも最初の充電と放電の間にシリコン表面にコーティングされます。しかし、シリコンの体積効果によって引き起こされる剥離は、SEIの破壊と再構築を繰り返し、それによってリチウムを増加させます。イオンの消費は、最終的にバッテリーの容量に影響を与えます。

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