Những quy trình nào có thể sửa đổi silicon để làm cho pin lithium-ion được tối ưu hóa hơn?

Để học hỏi lẫn nhau, những quy trình nào có thể được sử dụng để sửa đổi và tối ưu hóa silicon? Điều trị tổng hợp của silicon và các chất khác có thể có tác dụng tốt hơn, trong đó vật liệu composite silicon-carbon là một loại vật liệu đã được nghiên cứu nhiều hơn.

Vật liệu carbon hiện là vật liệu điện cực âm được sử dụng nhiều nhất, vật liệu carbon có thể được chia thành carbon mềm (graphitized carbon), than chì, carbon cứng (carbon vô định hình) ba loại, phương trình hóa chất điện tích và phóng điện của nó có thể được biểu thị như:

Vật liệu cực dương carbon có độ ổn định theo chu kỳ tốt và độ dẫn điện tuyệt vời, và các ion lithium không có tác dụng rõ ràng đối với khoảng cách lớp của nó, và có thể đệm và thích nghi với sự mở rộng thể tích của silicon ở một mức độ nhất định, do đó nó thường được sử dụng để kết hợp với silicon.

Nói chung, theo các loại vật liệu carbon, vật liệu tổng hợp có thể được chia thành hai loại: vật liệu composite truyền thống silicon carbon và vật liệu composite mới của silicon carbon. Trong số đó, các vật liệu composite truyền thống đề cập đến silicon và than chì, MCMB, carbon đen và các vật liệu tổng hợp khác, và các vật liệu composite silicon-carbon mới đề cập đến ống nano silicon và carbon, graphene và các vật liệu tổng hợp nanom carbon mới khác.

Theo chế độ phân phối của silicon, vật liệu anode carbon silicon chủ yếu được chia thành loại phủ, loại nhúng và loại tiếp xúc phân tử, và theo hình thái học, chúng được chia thành loại hạt và loại màng, và theo số lượng carbon silicon Các loại, composite nhị phân carbon silicon và carbon silicon nhiều composite. Hình dưới đây cho thấy sự phân bố khác nhau của vật liệu cực dương carbon silicon:

Các quá trình chuẩn bị của vật liệu tổng hợp carbon silicon bao gồm phay bóng, nứt nhiệt độ cao, lắng đọng hơi hóa học, lắng đọng phóng xạ, bay hơi, v.v. Khả năng đảo ngược của cực dương carbon silicon được điều chế bằng phương pháp phay bóng có thể đạt 500 ~ 1000mAh/g, và phay bóng có thể thúc đẩy sự pha trộn đồng đều giữa các hạt nguyên liệu và có được kích thước hạt nhỏ hơn và khoảng cách giữa các hạt là Cũng có lợi cho việc cải thiện hiệu suất chu kỳ của pin.

Phương pháp nứt nhiệt độ cao là một phương pháp để thu được vật liệu tổng hợp Si/C bằng cách bẻ khóa các hạt silic nano và tiền chất hữu cơ hoặc nhiệt phân trực tiếp của tiền chất silicon. Khả năng gram của vật liệu composite carbon silicon thu được bằng phương pháp này thấp hơn so với vật liệu composite Si/C thu được bằng phương pháp phay bóng năng lượng cao, nhưng cao hơn so với than chì, khoảng 300 ~ 700mAh/g. Điều này là do vật liệu điện cực được điều chế bằng phương pháp nhiệt phân chứa một số lượng lớn các chất hoạt động không điện cực, giúp giảm công suất của vật liệu điện cực.

Các hạt nano-silicon đã được nghiên cứu sớm hơn dưới dạng vật liệu điện cực âm, nhưng hiệu ứng thể tích mở rộng lớn của chúng hạn chế ứng dụng của chúng. Vật liệu composite được điều chỉnh bởi composite carbon silicon dành không gian giãn nở cho sự mở rộng thể tích của silicon, và bù đắp cho sự thiếu sót của độ dẫn kém của silicon và màng SEI không ổn định ở một mức độ nhất định, và đã được các nhà sản xuất tế bào quan tâm và áp dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất tế bào . Nhà sản xuất xe hơi nổi tiếng Tesla ra mắt vào năm 2016, vật liệu cực dương tế bào pin Modle3 là vật liệu cực dương silicon, tốc độ của nó từ 0 đến 60 dặm mỗi giờ (khoảng 96,6 km) gia tốc chỉ 6 giây, phạm vi 215 dặm (khoảng 346 km) , quan tâm có thể chú ý đến.