Continuando el desarrollo de alta energía específica por lo que la aplicación de la batería de iones de litio se ha convertido en la tendencia del electrodo negativo de silicio, aunque un material de electrodo negativo de alta capacidad es Si específico de energía de una batería de iones de litio aporta un salto cualitativo, pero también trae consigo hasta 300% en volumen expandido, no sólo hará que un polvo de material de electrodo negativo apagado, la interfaz también afecta a la estabilidad del electrodo negativo, lo que resulta en continuo declive hacia abajo mecanismo de la capacidad de visualización, silicio disminución ánodo hacia abajo, principalmente en dos formas en el ciclo: 'parcial fracaso 'y' 'modo principalmente porque las partículas de Si pierden la conexión a la red conductora, lo que resulta en no participar en la carga y descarga de la reacción,' fracaso global '' parcialmente eficaz fracaso global 'principalmente a causa de la enorme volumen de silicio en el electrodo negativo Expansión, que da como resultado la eliminación del polvo del material, lo que provoca la pérdida de material activo.
La expansión de volumen del electrodo negativo de una solución de silicio se puede dividir en dos categorías: 1) para superar la expansión de volumen de Si del electrodo negativo mediante el uso de un mejor rendimiento del adhesivo, reducir polvo de silicio en el ciclo negativo de la alimentación fuera fenómeno; 2) materiales compuestos y nano-estructurado, reducir la expansión de volumen durante la circulación en el electrodo negativo de Si, tales como dendríticas nuevo compuesto Si-C, Si alquenilo nuevos materiales.
La selección del agente aglutinante ha sido una forma importante para mejorar el rendimiento del ciclo negativo de la silicio, buen adhesivo puede reducir significativamente polvo de silicio a partir de materiales tales como el electrodo negativo durante los problemas de ciclo, mejorar la estabilidad de interfaz del electrodo. Sin embargo, tenemos menudo ignora los efectos del proceso de preparación del electrodo negativo del silicio - proceso de homogeneización, proceso de laminación, de acuerdo con el estudio de la Universidad Z. Karkar de Nantes, Francia y el proceso de otras personas etapa de homogeneización 'puede mejorar significativamente la uniformidad del electrodo , para mejorar la estabilidad del electrodo, y el proceso de laminación se rompe el puente adhesivo entre las partículas negativas, para reducir la resistencia mecánica del electrodo, pero el electrodo después del laminado en ciertas condiciones de humedad 'envejecimiento' puede dramáticamente después de unos pocos días mejorar la distribución del aglutinante electrodo negativo, para mejorar la resistencia mecánica del electrodo, mejorando así el rendimiento de ciclo de la batería.
formulación ánodo de silicio Z. Karkar utiliza 80% de Si, 12% de un agente conductor y 8% de CMC, y el grupo funcional es CMC PH -OH y se homogeneizaron en tampón 3 superficie de la partícula (Si se puede promover en -COOH grupo funcional capaz de interactuar, cohesión mejorada) muestra un homogeneizador en dos modos (1) homogeneizado estándar (SM), es decir, todas las sustancias añadidas todo homogeneizado juntos; 2) etapa de homogeneización (RAM), es decir, primero se añadió luego una una imagen SEM de un electrodo diferente de la laminación en la presión del material de Si y CMC pegamento homogeneizada, agente conductor de homogeneización) y. de la figura podemos ver paso homogenados electrodo, agente conductor Las tabletas GM15 también mostraron un estado paralelo entre sí, la estructura del electrodo es más ordenada, la porosidad también es mayor.
La porosidad de la mezcla de dos tipos de electrodos a continuación muestra la realización de la compactado a diferentes presiones, cambios en la densidad del electrodo y la capacidad volumétrica de la curva, la comparación de los dos electrodos de datos se pueden notar método, preparado 'etapa de homogeneización' de un electrodo significativamente mayor que la porosidad del electrodo preparado por el proceso de homogeneizado estándar '(72% y 60%, respectivamente). preparación del proceso de electrodo homogeneización estándar más fácil de laminación, a fin de lograr que la porosidad del electrodo de 35%,' paso el homogeneizado 'método de preparación del electrodo requiere una presión de 15 ton / cm2, pero el' estándar de homogeneizado 'electrodo preparado por el método sólo requiere una presión de 5 toneladas / cm2 (a la máxima presión,' etapa de homogeneización 'y' homogeneizado estándar 'La capacidad volumétrica máxima del electrodo preparado por el método fue de 1300 y 1400 mAh / cm3, respectivamente, que es aproximadamente 2,5 veces la del electrodo negativo de grafito).
El siguiente gráfico muestra las curvas de rendimiento de ciclado de los electrodos con diferentes volúmenes de recubrimiento preparados por los dos métodos de homogeneización. Se puede ver en la figura que la diferencia entre los dos métodos no es buena con una cantidad de recubrimiento inferior de 1,8 mg / cm2, pero Los electrodos preparados por el método de "homogenización por etapas" (RAM) fueron significativamente mejores que los preparados por el método de "homogenización estándar" (SM) con una cantidad de recubrimiento de 2,6 mg / cm2 y superior. Z. Karkar consideró que para ambos Todos los electrodos preparados por el método tienen una "cantidad límite de recubrimiento". Después de que se exceda la cantidad de recubrimiento, obviamente la aceleración de la capacidad del electrodo se acelerará, pero la cantidad de recubrimiento límite del electrodo preparado por el método de homogenización RAM es obviamente alta Electrodo preparado por el método de homogeneización SM.
En este proceso, también encontramos un fenómeno interesante (cyd en la siguiente figura). Después de haber sido presionado durante un período de tiempo bajo una cierta condición de humedad, el electrodo enrollado puede mejorar significativamente el rendimiento del ciclo del electrodo. La causa principal de este fenómeno es que el aglutinante en el electrodo migra desde la superficie de las partículas de Si a las uniones entre las partículas durante el "curado", lo que aumenta significativamente la resistencia general del electrodo mientras rueda Durante el proceso de la lámina de cobre, las grietas se oxidarán, por lo que la formación de Cu (OC (= O) -R) 2 se unirá entre los enlaces químicos, lo que mejorará significativamente el electrodo negativo y la lámina de cobre entre la intensidad de Bajo la doble acción descrita anteriormente, se mejora la resistencia mecánica del electrodo negativo y se mejora el rendimiento del ciclo.
Sabemos, Si ánodo aumentará la densidad de compactación causada por la disminución del rendimiento de circulación, en combinación con los resultados del análisis anteriores de SEM, Z. Karkar que la razón causando que aumenta la presión negativa de Si como el ciclo continuo de la degradación del rendimiento, y partículas de Si no se rompen durante la laminación (imagen SEM no se observó restos de partículas significativa Si), pero los electrodos durante el proceso de deformación, las partículas de aglutinante entre el puente se rompe, lo que resulta en la resistencia mecánica global del electrodo negativo Inferior, y el proceso de maduración laminado puede restaurar la estructura del aglutinante dañado durante el laminado, mejorando así el rendimiento del ciclo del electrodo.
La siguiente figura muestra electrodo de las pasadas de laminación 'envejecido' (1.96mg / cm2, espesor de 19um, porosidad 33%) por la expansión de volumen durante el ciclo, se puede observar desde el electrodo figura en un proceso de inserción de litio primera la expansión de volumen máximo de hasta 258%, incluso 193%, lo que es incluso mayor que la teórica, a un espesor de la primera descarga expansión volumétrica irreversible de alrededor de 40%, principalmente porque la película SEI superficie de los músculos abdominales formado. como La expansión máxima del electrodo procedió a disminuir progresivamente, alcanzando el 220% por cuarta vez, pero la expansión de volumen irreversible del electrodo continuó aumentando.
Z. Karkar estudios homogeneizados de procesos muestran un efecto significativo sobre la estructura y la estabilidad del electrodo negativo Si, utilizando la RAM estructura de electrodo más homogénea 'paso-homogeneizada' preparado, una porosidad más alta, y por lo tanto tener un mejor estabilidad ciclismo destruirá el aglutinante acuoso (CMC) en la estructura de electrodo en el proceso de laminación, pero mediante la realización de la 'envejecido' a una cierta humedad puede ser restaurado bien aglutinante electrodo negativo de Si Estructura, a fin de mejorar la estabilidad estructural del electrodo laminado y mejorar el rendimiento del ciclo de la batería.
