Diagramme de processus de décapage de siloxane, b) diagramme de structure moléculaire de siloxane, c) diagramme de microstructure de nanomatose composite nano-silicium / silice à double dimension
Figure 2. Comparaison des matériaux anodaux bidimensionnels à base de nano-silicium / silice avec les propriétés de grossissement élevées rapportées des matériaux négatifs à base de silicium rapportés dans ce document
Figure 3. Stabilité cyclique des matériaux anodiques composites à base de nanosilicium / silice bidimensionnels
Figure 4. Diagramme schématique des matériaux composites nano-silicium / silice bidimensionnels pour les batteries électriques électriques à longue durée de vie
Par rapport au matériau d'anode en graphite traditionnel (372mAh / g), le matériau anodique de silicium a une capacité spécifique théorique très élevée (3580mAh / g), qui est le premier choix pour le futur matériau anode de batterie au lithium-ion à haute densité d'énergie, mais le matériau anodique du silicium dans le cycle de charge et de décharge (Jusqu'à 3 fois), ce qui entraîne une pulvérisation de particules de silicium, ce qui entraîne une régénération répétée du film SEI Coulomb faible efficacité, la polarisation de polarisation de contact électrique augmente, de sorte que la durée de vie du cycle de vie anodique du silicium et les performances d'agrandissement sont médiocres.
Institut de science et d'ingénierie des matériaux, Institut Ningbo de la science et de l'ingénierie des matériaux, Chine La recherche et le développement de matériaux anodiques à base de silicium ont été réalisés en 2011. Un matériau anodique poreux nano-silicium / graphène tridimensionnel a été signalé en 2012. Récemment, on a rapporté un nouveau matériau anodique composite à base de nano-silicium / silice bidimensionnel (2D nano-Si / SiO2), qui utilise la transformation topologique de la structure stratifiée CaSi2 pour éliminer chimiquement les atomes de Ca dans la solution acide (figure 1a ), En laissant une seule couche d'atome de silène ondulé, parce que les atomes de Si n'existent que sp3 hybride, le silylène est très instable, en solution aqueuse pour obtenir un siloxane bidimensionnel à deux dimensions (figure 1b), le siloxane bidimensionnel (2N nano-Si / SiO2), dans lequel le nanosilicium est uniformément dispersé dans de l'oxyde de silicium amorphe (figure 1c). La structure bidimensionnelle peut être efficacement réduite par un matériau anodique composite à base de silicium nanosaté / silicium bidimensionnel (2D nano-Si / SiO2) La migration des ions de lithium, le nano-silicium et l'oxyde de silicium peuvent réduire efficacement le taux d'expansion du volume, de sorte que la méthode utilisée pour préparer le nano-Si / SiO2 @ C 2D a montré une excellente stabilité du cycle et une performance d'agrandissement. Test de performance électrochimique Dans la condition de 0.15A / g, la première capacité de décharge est supérieure à 950mAh / g et la capacité de décharge est de 360mAh / g à la densité de courant élevée de 7.5A / g. Par rapport aux matériaux de silicium ou d'oxyde de silicium déclarés, (Figure 2). À une densité de courant élevée de 1,5, 3,0 et 7,5 A / g, les taux de rétention de capacité pour le cycle de 300 cycles étaient respectivement de 73%, 73% et 92% (figure 3). Le nouveau nano 2D -Si / SiO2 @ C anode matériel, devrait être utilisé dans les véhicules électriques de longue durée (Figure 4).
Le travail de recherche repose sur des nanostructures bidimensionnelles à base de siloxydes de silicium avec des nanodomanes de Si confinés dans du SiO2 amorphe dérivé du siloxène comme anode haute performance pour les batteries Li-ion.
Les travaux de recherche ont été les principaux projets de recherche et de développement nationaux, la Fondation nationale de la science naturelle, les projets de déploiement clés de l'Académie chinoise des sciences, l'Académie chinoise des sciences et les projets de recherche et de développement de technologie d'application de Ningbo graphène financés.
