Az energiaátmenet hulláma mellett az akkumulátor -technológia innovációja döntő jelentőségűvé vált a fejlődés vezetésének számos területen. Szilícium - Szén anód anyagok, egy emelkedő csillag a lítiumban - ion akkumulátor -anód anyagokban, fokozatosan megjelenik, új reményt kínálva az akkumulátor teljesítményének javításához és a meglévő energia sűrűségű palackok áttöréséhez. Fejlesztésük jelentős figyelmet vonz.
I. A szilícium áttekintése - szén anód anyagok
(I) Meghatározás és összetétel
A szilícium - szén anód anyagok új anód anyagok, amelyeket a szilícium (SI) és a szén anyagok meghatározott kombinálásával alakítanak ki. A szilícium, rendkívül magas elméleti specifikus kapacitása (kb. 4200 mAh/g), messze meghaladja a hagyományos grafit anód anyagokat (elméleti fajlagos kapacitás körülbelül 372 mAh/g), így ideális választás az akkumulátor energia sűrűségének növeléséhez. A szilícium azonban a töltés és a kisülés során több mint 300% -os térfogat -terjeszkedést tapasztal, amely hátrány, amely súlyosan korlátozza annak gyakorlati alkalmazását az akkumulátorokban. A szén anyagok viszont kiváló vezetőképességgel, stabilitással és bizonyos fokú rugalmassággal rendelkeznek. A szilíciummal való kombinálás hatékonyan enyhíti a szilícium térfogatának változásait és javítja az elektróda szerkezetének stabilitását. A két anyag kiegészíti egymást, és együtt alkotják a - szén anód anyagok alaprendszerét.
(Ii) Fejlesztési háttér
A technológia gyors fejlődésével a különféle elektronikus eszközök és új energia járművek egyre nagyobb igényeket mutatnak az akkumulátor teljesítményére, például az energia sűrűségére és a tartományra. Évekig tartó fejlesztés után a hagyományos grafit anód anyagok teljesítménye elérte az elméleti korlátait, megnehezítve a piac igényének kielégítését az akkumulátor teljesítményének továbbfejlesztése iránt. Ennek ellenére a tudósok a szilícium - alapú anyagokra fordították a figyelmüket, és folyamatos felfedezés révén kifejlesztették a szilícium - szén anód anyagokat, remélve, hogy megszakítják az akkumulátor teljesítményének javulásának holtpontját, és a kapcsolódó iparág új fejlesztési szakaszába hajtják.
Ii. A szilícium technikai előnyei - szén anód anyagok
(I) Nagy energiatestesség
Mint fentebb említettük, a szilícium nagy fajlagos kapacitása lehetővé teszi a szilícium - szén anód anyagok számára, hogy több lítium -ionot tároljanak az akkumulátorokban, jelentősen javítva az akkumulátor energiaterjedtségét. A hagyományos grafit anód akkumulátorokkal összehasonlítva a -}- szén anód anyagokkal felszerelt akkumulátorok nagyobb energia sűrűséggel érhetők el, hosszabb - tartós akkumulátor -élettartamot biztosítva az elektronikus eszközök számára, és hosszabb vezetési tartományt biztosítva az elektromos járművek számára. Ez ténylegesen enyhíti az elektronikus eszközökben a nem megfelelő akkumulátor teljesítményének és az elektromos járművek „tartományi szorongásának” aggodalmait.
(2) Javított alacsony - hőmérsékleti teljesítmény
A kutatások kimutatták, hogy a szilícium - szén anód anyagok jobb kerékpáros stabilitást mutatnak, mint a grafit anód anyagok alacsony hőmérsékleten. Hideg télben a mobiltelefonok és az elektromos járművek szilíciummal - A szén anód anyagok hatékonyan enyhítik a gyors akkumulátor lefolytatásának problémáját, biztosítva, hogy az eszközök továbbra is normálisan működjenek alacsony - hőmérsékleti környezetben, jelentősen javítva a felhasználói élményt.
(3) megkönnyíti a gyors töltést
A töltési folyamat során a lítium -ionok elsősorban szilíciumba, majd a grafit közbenső rétegekbe ágyazódnak. A szilícium - szén anód anyagának ez a jellemzője növeli az anód átlagos potenciálját, és csökkenti a lítium bevonat valószínűségét, megkönnyítve a gyors töltést és a felhasználói igények kielégítését az akkumulátor gyors feltöltése érdekében.
A szén anód anyagok készítésének előkészítése
(I) Mechanikus golyó őrlés
A mechanikus golyó őrlés viszonylag hagyományos előkészítési módszer. Ez magában foglalja a nyersanyagok, például a szilíciumpor és a szénpor elhelyezését a golyó malomba. A csiszológolyók magas - sebességforgása miatt a nyersanyag részecskék ütköznek, keverednek és finomítanak, ezáltal elérve a szilícium és a szén kompozitját. Ez a módszer viszonylag egyszerű és alacsony - költségek, de olyan problémáktól szenved, mint például a rossz keverési egységesség és a részecskeméret pontos szabályozásának nehézsége, ami a kapott szilícium korlátozott teljesítmény -stabilitását eredményezi - szén anód anyagban.
(Ii) Kémiai gőzlerakódás (CVD)
Az utóbbi években fokozatosan jelent meg a CVD által képviselt előkészítési folyamatok új generációja. A CVD -ben a szilán gázt magas hőmérsékleten pirolizálják, ami a szilícium nanorészecskék csapadékát és egységes diszperzióját eredményezi a porózus szén pórusain belül. Ez a porózus szén -keret nemcsak jelentősen enyhíti a szilícium kiterjesztését töltés és kisülés során, hanem útvonalakat is biztosít a gyors lítium -ion transzporthoz, hatékonyan javítva az anyag gyors - töltési teljesítményét.
A CVD módszerrel előállított szilícium -negatív elektróda anyagok szilícium -- A szén -dioxid -negatív elektróda anyagok előnyei vannak az alacsony tágulási sebességnek, a kiváló ciklus teljesítményének és a nagyobb energia sűrűségnek, és a szilikon- szén -negatív elektródaanyagok következő generációjának mainstream előkészítő útjának tekintik őket.