Разбухание анодного материала литиевой батареи трудно преодолеть.
По сообщениям зарубежных СМИ,Разбуханиеанодногоматериалалитиевойбатареитруднопреодолеть кремний стал привлекательным анодным материалом для литий-ионных аккумуляторов благодаря своей высокой плотности энергии. Однако во время цикла зарядки, когда кремний в элементе взаимодействует с литием, он расширяется и сжимается до 300%. Со временем это значительно снизит производительность аккумулятора, приведет к короткому замыканию и в конечном итоге приведет к его выходу из строя. Чтобы устранить указанные выше недостатки и в целом сохранить плотность энергии аккумулятора, в настоящее время для изготовления анода литий-ионных аккумуляторов используют монооксид кремния (SiOx, x ≈ 1).
Применение оксидных анодов на основе кремнияОксиды на основе кремния обладают более высокой обратимой удельной емкостью и улучшенными характеристиками цикла. Однако материал все равно неизбежно претерпевает объемные изменения и является слабопроводящим. Для решения вышеуказанных технических проблем был проведен большой объем исследовательских работ. Теперь исследовательские группы в Китае и США опубликовали результаты исследований и обнаружили два новых улучшения.
Результаты исследования американской команды: неклейкий оксидно-углеродный композит на основе кремнияИсследовательская группа из Университета Кентукки синтезировала высокоэффективный не содержащий связующих веществ композит оксида кремния и углерода (без связующего вещества SiOx) путем смешивания частиц оксида кремния с крафт-лигнином. /C), используемый для изготовления электродов для литий-ионных батарей. батареи. После термообработки лигнин образует коиндуктивную матрицу, которая может вместить большое количество частиц оксида на основе кремния для обеспечения электронной проводимости (электроннойпроводимости), связи и адаптации. к изменениям объема во время реакций литиирования/делитиации. Материал не требует использования обычных клеев или проводящих средств. Электроды из этого композиционного материала обладают очень хорошими эксплуатационными характеристиками. По сравнению с оксидными электродами на основе кремния с относительно небольшой скоростью изменения объема (160%) его механические и электрохимические свойства лучше, а лигнино-углеродная матрица более эластична и может адаптироваться к изменениям объема.
Результаты исследования китайской группы: композит ядро-оболочка Micro SiOx/CКитайская исследовательская группа разработала эффективное решение для приготовления композитов ядро-оболочка микро-SiOx/C. Исследовательская группа смешала лимонную кислоту с измельченным в шаровой мельнице оксидом кремния, чтобы карбонизировать ее, а затем получила композит ядро-оболочка SiOx/C с однородной текстурой - микроядро SiOx и углеродную оболочку лимонной кислоты (conformal). углеродная оболочка). Углеродная оболочка значительно увеличивает проводимость оксидов на основе кремния и облегчает изменение объема во время реакций литиирования/делитиирования. Электрод из композита SiOx/C имеет обратимую удельную емкость 1296,3 мАч/г и кулоновский КПД 99,8%.После 200 зарядов и разрядов степень сохранения емкости составляет 65,1% (843,5 мАч/г). По мнению исследовательской группы, эффективность разряда композита чрезвычайно высока.Этот метод позволяет обеспечить массовое производство, является экономически эффективным и позволяет производить высокоэффективные анодные материалы из композитов SiOx/C в больших количествах.
