Серед хвилі енергетичного переходу, інновації в технологіях акумулятора стали вирішальним для розвитку водіння у багатьох сферах. Силікон - Анодні матеріали, що піднімається в літію - Іонні акумуляторні матеріали, поступово з'являються, пропонуючи нову надію на підвищення продуктивності акумулятора та прориву через існуючі вузькі місця енергетичної щільності. Їх розвиток привертає значну увагу.
I. Огляд кремнію - вуглецеві анодні матеріали
(I) Визначення та склад
Кремнію - Анодні матеріали - це нові анодні матеріали, утворені шляхом поєднання кремнію (SI) та вуглецевих матеріалів певним чином. Кремнію, з надзвичайно високою теоретичною специфічною ємністю (приблизно 4200 мАг/г), набагато перевищує традиційні анодні матеріали графіту (теоретична специфічна здатність приблизно 372 мАг/г), що робить його ідеальним вибором для збільшення щільності енергії акумулятора. Однак кремнію відчуває розширення обсягу понад 300% під час заряду та розряду, недолік, який сильно обмежує його практичне застосування в батареї. З іншого боку, вуглецеві матеріали мають чудову провідність, стабільність та певну ступінь гнучкості. Поєднання їх з кремнію ефективно пом'якшує зміну обсягу силікону та покращує стабільність структури електродів. Два матеріали доповнюють один одного і разом утворюють основну систему кремнію - анодних матеріалів.
(Ii) Фон розвитку
Завдяки швидкому просуванню технології різні електронні пристрої та нові енергетичні транспортні засоби ставлять все більші вимоги до продуктивності акумулятора, таких як щільність енергії та дальність. Після років розвитку продуктивність традиційних графітових анодних матеріалів досягла своїх теоретичних меж, що ускладнює задоволення попиту ринку на подальші покращення ефективності акумулятора. На цьому тлі вчені звернули свою увагу на кремнію - матеріали, що базуються на безперервному дослідженні, розробили кремнію - вуглецеві анодні матеріали, сподіваючись зламати тупик у підвищенні продуктивності акумулятора та привернути спорідненій галузі на нову стадію розвитку.
Ii. Технічні переваги кремнію - вуглецеві анодні матеріали
(I) Висока щільність енергії
Як було сказано вище, висока специфічна ємність кремнію дозволяє кремнію - анодні матеріали для зберігання більшої кількості літій іонів у батареї, значно покращуючи щільність енергії акумулятора. Порівняно з традиційними акумуляторами анодних графітів, акумулятори, оснащені кремнію - вуглецеві анодні матеріали, можуть досягти на замовлення більш високої щільності енергії, забезпечуючи довший - тривалий термін служби акумулятора для електронних пристроїв та більш тривалий діапазон руху для електромобілів. Це ефективно полегшує занепокоєння недостатньої потужності акумулятора в електронних пристроях та "тривожності діапазону" електромобілів.
(2) Покращена низька продуктивність температури -
Дослідження показали, що кремнію - Матеріали анод вуглецю демонструють кращу стабільність циклу, ніж анодні матеріали графіт при низьких температурах. У холодних зимах мобільні телефони та електричні транспортні засоби, що використовують кремнію - анодні матеріали з вуглецю, можуть ефективно пом'якшити проблему швидкого стікання акумуляторів, гарантуючи, що пристрої можуть продовжувати працювати нормально в низькому -} температурному середовищу, що значно покращує досвід користувача.
(3) полегшує швидку зарядку
Під час процесу зарядки іони літію переважно вбудовують у кремній, а потім у графітові промочки. Ця характеристика кремнію - Матеріали анода вуглецю збільшують середній потенціал анода та зменшує ймовірність літієвого покриття, полегшення швидкої зарядки та задоволення вимог користувачів для швидкого поповнення акумулятора.
Процес підготовки до вуглецевих анодних матеріалів
(I) Механічна кульова фрезер
Механічне фрезерування кулі - відносно традиційний метод підготовки. Він передбачає розміщення сировини, такої як кремнієвий порошок та вуглецевий порошок у кульовий млин. Висока - обертання швидкості шліфувальних куль призводить до того, що частинки сировини зіткаються, змішуються та вдосконалюють, тим самим досягаючи композиту кремнію та вуглецю. Цей метод відносно простий і низький - вартість, але він страждає від таких проблем, як погана рівномірність змішування та труднощі в точно контролі розміру частинок, що призводить до обмеженої стабільності продуктивності отриманого кремнію - вуглецевого анодного матеріалу.
(Ii) Хімічне осадження пари (CVD)
В останні роки поступово з'явилося нове покоління процесів підготовки, представлених ССЗ. У ССЗ силановий газ піролізується при високих температурах, що призводить до опадів та рівномірної дисперсії наночастинок кремнію всередині пористого вуглецю. Ця пориста вуглецева рамка не тільки суттєво пом'якшує розширення кремнію під час заряду та розряду, але й забезпечує шляхи швидкого транспорту іонів літій, ефективно покращуючи швидку продуктивність зарядки матеріалу -.
Кремнію - Матеріали негативних електродів вуглецю, підготовлені методом CVD, мають переваги низької швидкості розширення, відмінної продуктивності циклу та більш високої щільності енергії, і вважаються основним маршрутом підготовки для наступного покоління кремнію - Матеріали негативних електродів вуглецю.