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Silicon kommerzielle Anwendungen

Silizium ist die bevorzugte Kathode für Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte wegen der höchsten theoretischen Lithiumspeicherkapazität, aber seine niedrige Zykluslebensdauer behindert ernsthaft seine kommerzielle Anwendung. Silizium Die niedrige Zykluslebensdauer der Siliziumkathode beruht auf ihrer enormen Volumenausdehnung während des Ladens und Entladens. Die Volumenausdehnung der Siliziumanode macht die mechanische Stabilität des Siliziumpartikels und der Elektrode, Silizium den elektrischen Kontakt zwischen den aktiven Partikeln und die Stabilität des SEI-Films schlechter. Um die zyklische Stabilität der nachteiligen Faktoren zu verbessern, haben die Forscher bei der Herstellung von polaren Tabletten, der Auswahl von Siliziumelektrolyten und dem Batteriendesign eine Menge Anstrengungen unternommen und einige Erfolge erzielt. Die Forschungsarbeiten werden überprüft, um ein praktikables technisches Denken für den praktischen Prozess der Siliziumkathode zu ermöglichen.

Die Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien ist eine dringende Voraussetzung für die Entwicklung von tragbaren elektronischen Produkten, Elektrofahrzeugen und Speicherkraftwerken. Die theoretische Interkalationskapazität der vorhandenen Graphitanode ist nur die $ -Nummer Mah G, die die Energiedichte der Lithiumionenbatterie stark begrenzt. Silizium gilt aufgrund seiner zehnfach höheren Lithiumspeicherkapazität als die der Graphitkathode als ideale Kathode für die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Die Siliziumkathode in dem Lithium / Lithium-Ionen-Verfahren beinhaltet jedoch große Volumenänderungen, was zu einer schlechten Zirkulationsstabilität führt, was die tatsächliche Anwendung der Siliziumkathode begrenzt.

Als Antwort auf dieses Problem haben Forscher viel Forschung betrieben, um ihre zyklische Leistung zu verbessern. Ein Teil der Arbeit konzentriert sich auf die Gestaltung der Zusammensetzung und Struktur von Siliziummaterialien, wie die Fähigkeit, einen Polsterungsraum für Verbundmaterialien bereitzustellen, oder die Verwendung von Nanotechnologie, um den Volumenquellungseffekt von aktiven Partikeln zu reduzieren. Magasinskia und andere Menschen nehmen Zwei-Schritt-Gasphasenabscheidung Methode zur Vorbereitung Nano-Si-Verbundwerkstoffe, Silizium und das Verhältnis von Material zu 100 Wochen nach der Zirkulation ist immer noch über 1500mAh, die ausgezeichnete zyklische Leistung zeigt. Cui Yi und andere Menschen durch die Vorlage Methode hergestellt hohlen Silizium-Nanoröhrchen, Silizium das Material zeigte eine 6.000-Wochen-Zykluszeit.


Das strukturelle Design des Siliziummaterials kann die einzelnen aktiven Partikel in den wiederholten Volumenänderungen intakt halten, wodurch die zyklische Leistung des Materials verbessert wird. Die Volumenausdehnung von Silizium führt aber auch zur mechanischen Stabilität der Elektroden, der elektrische Kontakt der aktiven Partikel in der Elektrode und die Stabilität des SEI-Films auf der Elektrodenoberfläche werden beeinflusst, Silizium also die Eigenschaften der Siliziumanode Das betrifft nicht nur die Zusammensetzung und Struktur des Materials selbst, sondern auch den Herstellungsprozess des polaren Chips, die Wahl des Elektrolyten und das Design der Batterie.

Das Herstellungsverfahren einer Kathode auf Siliciumbasis ist üblicherweise eine Mischung aus aktivem Material, leitfähigem Mittel und Bindemittel, die auf einen Satz von Flüssigkeiten aufgetragen wird, um eine Elektrode zu bilden. Unter diesen kann das leitfähige Mittel einen guten elektrischen Kontakt zwischen den aktiven Pulvern aufrechterhalten, wodurch sichergestellt wird, dass die aktiven Teilchen in jedem Teil der Elektrode vollständig elektrochemisch sind. Daher werden die elektrische Leitfähigkeit, die Dispersion, die Siliziumteilchengröße, die Oberfläche und andere physikalische und chemische Indikatoren sowie die Zugabe und die Dispersion des Verfahrens die elektrochemischen Eigenschaften der auf Silizium basierenden Kathode signifikant beeinflussen. Die gebräuchlichsten leitfähigen Mittel sind Acetylenruß, Superp, Ke Qin schwarz, Dampfabscheidungscarbonfaser und so weiter, sie werden mit unterschiedlicher Morphologie, Leitfähigkeit und der Fähigkeit zur Absorption von Flüssigkeit bewertet, so dass verschiedene leitfähige Mittel für unterschiedliche Strukturen und Morphologien geeignet sind Silizium-Materialien.


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