Toepassing van nano-siliciumpoeder als negatief elektrodemateriaal in lithiumbatterijen

Toepassing van nano-siliciumpoeder als negatief elektrodemateriaal in lithiumbatterijen
Principe van actie
Vanwege de hoge absorptiesnelheid van nanosilicium in lithiumbatterijen, kan het gebruik van nanosiliciumpoeder in lithiumbatterijen de capaciteit aanzienlijk verhogen (theoretisch tot 4000mA/h). Met behulp van nano-siliciumpoeder en grafiet als grondstoffen, ter vervanging van nano-koolstofpoeder, als negatieve elektrodematerialen voor lithiumbatterijen, werden silicium / grafietcomposieten bereid door mechanisch kogelfrezen. De structuur en prestaties van de materialen werden gekenmerkt door XRD, SEM en elektrochemische testen. Verschillende massaverhoudingen van silicium en grafiet werden in een kogelmolen gemalen en de overeenkomstige composieten werden geladen en ontladen. De optimale verhouding silicium en grafiet werd gevonden, met een waarde van 1:9. Het samenstellen van Si-C-composietmaterialen kan de uitzetting veroorzaakt door de absorptie van lithiumionen door silicium effectief verminderen, de affiniteit met de elektrolyt vergroten, dispersie vergemakkelijken en de fietsprestaties verbeteren. Het gebruik van nano-siliciumpoeder om nano-siliciumdraden te maken voor gebruik in het negatieve elektrodemateriaal van oplaadbare lithiumbatterijen, of het coaten van grafiet op het oppervlak van nano-siliciumpoeder als het negatieve elektrodemateriaal van oplaadbare lithiumbatterijen, kan de capaciteit en ontladingscyclustijden verhogen van oplaadbare lithiumbatterijen met meer dan drie keer. De experimentele resultaten tonen aan dat het verkregen materiaal zowel hogere cyclusprestaties heeft dan zuiver nanosilicium als een hogere omkeerbare capaciteit dan grafiet, terwijl de capaciteit van lithiumbatterijen aanzienlijk wordt vergroot. Wanneer de massaverhouding van silicium tot grafiet 4:6 is, is het capaciteitsverval sneller. Na 25 cycli is de capaciteit 200mA. h/g, dus het siliciumgehalte in het composiet mag niet te hoog zijn. Als het siliciumgehalte hoog is, kan het grafiet het silicium niet goed verspreiden en neemt de kans op contact tussen nanosilicium toe, wat leidt tot agglomeratie en een afname van de Coulomb-efficiëntie en fietsprestaties. Wanneer de massaverhouding van silicium tot grafiet 3:7 is, hoewel de omkeerbare capaciteit van de composiet na 25 cycli groter is dan de omkeerbare capaciteit wanneer de massaverhouding van silicium tot grafiet 4:6 is (ongeveer 240mA.h/g), aan de curve is te zien dat de demping nog steeds snel is. Het is te zien dat wanneer de massaverhouding van silicium tot grafiet 1:9 en 2:8 is, de fietsprestaties beter zijn, terwijl 1:9 beter is. Omdat de prijs van nanosilicium veel hoger is dan die van grafiet, is bij toepassing in de productiepraktijk een verhouding silicium/grafiet van 1:9 voordeliger. Vergeleken met puur grafiet, is de omkeerbare capaciteit van de composiet met een massaverhouding van 1:9 aanzienlijk verbeterd, wat meer dan het dubbele is van die van grafiet. De fietsprestaties zijn ook goed en bereiken 310mA.h/g na 30 cycli. Silicium en siliciumbevattende materialen hebben een hoge specifieke capaciteit als negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen en de theoretische capaciteit van silicium is 4200mA.h/g. Het grafiet/nanosilicium-composiet dat is bereid door middel van een mechanische kogelfreesmethode wordt gebruikt als negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen. Dit composietmateriaal weerspiegelt de hoge lithiumopslagcapaciteit van silicium en de goede fietsprestaties van grafiet. Het kenmerk van een klein volume-effect. De experimentele resultaten laten zien dat de optimale massaverhouding silicium/grafiet 1:9 is. Elektrochemische prestatietests tonen aan dat het composietmateriaal de cyclusprestaties aanzienlijk heeft verbeterd in vergelijking met zuivere siliciumelektroden en een omkeerbare capaciteit heeft die hoger is dan grafiet, dat naar verwachting grafiet zal vervangen als een nieuwe generatie negatief elektrodemateriaal voor lithium-ionbatterijen.
Belangrijkste doel:
1. Het gebruik van nano-siliciumpoeder om nano-siliciumdraden te maken voor gebruik in het negatieve elektrodemateriaal van oplaadbare lithiumbatterijen, of het coaten van grafiet op het oppervlak van nano-siliciumpoeder als het negatieve elektrodemateriaal van oplaadbare lithiumbatterijen, heeft de capaciteit en ontlading vergroot cyclustijden van oplaadbare lithiumbatterijen met meer dan drie keer.
2. Nano-siliciumpoeder wordt gebruikt in hittebestendige coatings en vuurvaste materialen.
3. Nano-siliciumpoeder en diamant worden onder hoge druk gemengd om siliciumcarbide-diamantcomposietmateriaal te vormen, dat als snijgereedschap wordt gebruikt!