パワーバッテリーシリコンカーボンアノード材料複合プロセスの説明について

シリコンには、最も知られているリチウムイオンアノード材料が与えられ、4200 mah / gを達成でき、リチウムイオン電池であると考えられています。アノード材料の最初の選択肢は広く使用されていますが、なぜですか？これは、結晶構造が制限されているためです。

シリコン層とグラファイト層の構造が異なり（写真）、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と合金化による金属材料と同様であり、充電および放電電極反応はタイプを書き留めることができます：

Si + xLi ++ xe-> LiXSi

カソード材料としての元素シリコンは、次の図に示すように、バッテリーの充電と放電の原理です。

アノード材料からの再充電可能なリチウムイオンの部分の図で読み取ることができ、シリコン結晶格子の内側に埋め込まれた間に現れ、大きな膨張（約300％）を引き起こし、シリコンリチウム合金を形成します。リチウムイオンを放出すると、格子間に出現し、大きなギャップを形成します。カソード材料としての単回使用シリコン結晶は、次の質問を簡単に生成できます。

まず、プロセスに組み込まれたシリコン結晶では、体積に明らかな変化があり、体積効果は、シリコンアノード材料が流体の収集から脱落し、ポールピースにつながるルーフォイルが電気化学的腐食などの現象につながることです。短絡、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、最初の充放電で形成された同じ主族元素のシリコン炭素もシリコンの表面にSEIコーティングされますが、シリコンフレーク状況の体積効果によって引き起こされ、SEIの繰り返しの損傷と再構築を引き起こし、したがってリチウムイオンの消費は、最終的にバッテリーの容量に影響を与えます。

では、互いに補完するためのプロセスは何ですか？シリコンを変更して最適化することができますか？シリコンカーボン複合材料は一種の研究材料であるなど、他の材料の複合処理を施したシリコンは効果を発揮します。

炭素材料は現在最も使用されているアノード材料であり、炭素材料はソフト（グラファイトカーボン）、グラファイト、カーボンハードカーボン（アモルファスカーボン）の3つに分類でき、その充放電化学式は次のように表すことができます。

カーボンアノード材料は、優れたサイクル安定性と優れた導電性、およびリチウムイオンを持ち、層の間隔に明らかな影響を与えず、ある程度シリコンの体積膨張を緩衝および満たすことができるため、シリコンとの複合材料によく使用されます。

多くの場合、炭素複合材料の種類に応じて、シリコン炭素複合材料と従来のシリコン炭素の新しい複合材料の2つのカテゴリに分類できます。従来の複合材料には、シリコンとグラファイト、MCMB、カーボンブラックなどの複合材料が含まれ、新しいタイプのシリコンカーボン複合材料には、シリコンとカーボンナノチューブ、グラフェン、その他の新しいタイプのカーボンナノチューブ複合材料があります。

分配モードによるシリコンカーボンアノード材料は、主にシリコンコーティングタイプ、埋め込みタイプ、分子接触タイプに分類され、形態に応じて、どのタイプの炭化ケイ素を二元化合物シリコンに分類できるかに基づいて、粒子と薄膜に分類されます。カーボンとシリコンカーボンコンポジット。以下は、シリコンカーボンアノード材料のさまざまな分布パターンです。

ボール粉砕プロセス、高温熱分解法、化学気相沈殿、スパッタリング堆積、堆積法などによる炭化ケイ素複合材料の調製。シリコンカーボンのボールミル法により調製された負の可逆容量は500〜1000 mah / gに達することができ、ボールミルは粒子間の原材料の混合を促進し、粒子サイズを小さくすることができ、粒子間のギャップも性能の向上に役立ちますバッテリーのサイクル。

高温熱分解法は、ナノシリコン粒子と有機前駆体の熱分解、またはこの方法を使用したSi / C複合材料、シリコンカーボン複合材料の有機シリコン前駆体法の直接熱分解によるもので、g容量はSi /の高エネルギーボールミリング法よりも低くなります。 C複合材料は、グラファイトよりも高いですが、約300〜700 mah / gです。これは、電極材料の調製における熱分解法には、電気化学的活性物質が多く含まれておらず、電極材料の容量が減少しているためです。

一方、電極材料の調製は、シリコンの熱分解の方法を使用して再結合する傾向があり、その後の使用でより多くの粉砕効果で成長した。 CVDの方法に加えて、スパッタリング堆積には、製造で一般的に使用されていない特定の困難があり、もはやリストされていません。

シリカナノ粒子アノード材料は初期の研究ですが、その膨張体積効果の大きな欠点がその用途を制限しています。複合材料は、シリコンの体積膨張予約スペース用のシリコンカーボン複合材料によって調製され、同時に、シリコンの導電性が悪く、SEIフィルムの不安定な障害をある程度補償し、電池のメーカーは広く注目され、応用されています。

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