مع 2020 يقترب، والغالبية العظمى من الشركات المصنعة للبطارية لديها نحو مؤشرات 300Wh / كغ من التحدي، لدينا خارطة الطريق التكنولوجيا في الوقت الراهن متشابهة في الأساس - مواد عالية ثلاثية ني + ذات قدرة عالية المواد الكربونية مع السيليكون رفع محتوى ني من المواد ثلاثية، وقدرة المواد سوف تزداد في المقابل، مثل المواد NMC811 الحالية قد وصلت قدرة محددة حول 200mAh بطارية / ز، ولكن القدرة على مواصلة تحسين المواد ثلاثية المكانية من خلال رفع محتوى ني لم يعد كبيرة، أولا مع زيادة محتوى ني، والمواد في حد ذاته سوف تزيد بشكل كبير من صعوبة الإنتاج؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنسبة عالية ني يؤدي أيضا إلى صعوبات في الإنتاج والمتجانس والمواد؛ وأخيرا، فإن نسبة عالية ني هو أيضا من الصعب ضمان المواد في الاستقرار الهيكلي لعملية المسؤول عن تصريف. وهكذا، في المواد القطب الموجب من الصعب أن يكون لها حالة اختراق كبيرة في الوقت الحالي، فإنه سيتم تشغيل في تطوير ذات قدرة عالية مواد عالية الكربون على نسبة السيليكون للبطارية يمكن أن تركز التنمية.
سي المواد وصول الطاقة النظرية 4200mAh / ز (Li4.4Si)، عشر مرات أكثر من المواد الجرافيت، فإنه يمكن القول أن يكون مادة الأنود مرغوب فيه لبطاريات الليثيوم أيون، ولكن المواد سي تواجه تحديات كبيرة توسع حجم (lithiation الكامل عندما تصل إلى 300٪)، والتي لا يمكن أن يسبب فقط كسر سي أثناء الشحن والتفريغ جزيئات المواد، ولكن يؤدي أيضا إلى تدمير وتجديد الأنود SEI الفيلم، الأمر الذي سيؤدي إلى انخفاض حاد في أداء دورة سي القطب السالب، من أجل حل توسع حجم سي مشكلة كبيرة، والنانومتر هو الوسيلة الأكثر شيوعا. بأدوات تكنولوجيا النانو، يمكن أن تقلل بشكل فعال الحجم المطلق سي توسع من المواد، وذلك لتعزيز أداء دورة للبطارية، ولكن مساحة كبيرة من الجسيمات النانوية، وسوف يؤدي إلى زيادة في رد فعل الجانب، وخطيرة تؤثر على دورة حياة البطارية، فكيف لتحقيق التوازن في العلاقة بين البلدين أمر مهم للغاية.
في الآونة الأخيرة، جيان بينغ يانغ، جامعة دونغ هوا، الذين يستخدمون تيو غير متبلور 2يوفر سي نانو جزيئات لعملية الطلاء (سمك طبقة طلاء حول 3nm)، وخصائص مرنة جيدة من TIO2 غير متبلور، وتوسيد جيدة جدا لتوسيع حجم الجسيمات سي أثناء الشحن والتفريغ، وبالتالي ضمان الجسيمات سي سلامة المواد نانو سي يحسن بشكل كبير من أداء الدورة.
كما هو مبين في الشكل أعلاه، جيانبينغ يانغ توليف تيو غير متبلور طريقة سول-جل 2المغلفة سي النانوية - سي @ a- تيو 2، تيو غير متبلور 2جيد السكن المرونة الجسيمات سي جيدة تمتص التوسع الصوت أثناء الشحن والتفريغ في تيو غير متبلور 2مع مساعدة من السكن، والمواد الأولى هي الكفاءة٪ فقط 86.1، لكن أيضا يحمل الأداء دورة ممتازة - في مناطق ذات كثافة الحالية / ز و 200 دورات 420mA من، يمكن للقدرة تصل إلى 1720mAh / ز، و8.4A / ز عالية الكثافة الحالية، وقدرة تصل إلى 812mAh / ز، أعلى بكثير من المواد الجرافيت.
FIG على أداء الكهروكيميائية ينتج سي @ على بعد TIO2 المواد، يمكن أن ينظر إليه من FIG بالإضافة إلى ليثيوم الأول ظهر (SEI فيلم شكلت المقابلة ل) ذروة الحالية في المنطقة المجاورة لل1.25V الخارجي، في دورات لاحقة V على قمم الليثيوم إقحام مسح موجودة في المنطقة المجاورة لل0.185V التدفق، الذروة الحالية delithiation في 0.54V، ومع زيادة عدد عمليات التفحص، يتم زيادة كثافة الذروة التيار تدريجيا، والسطح مع تقدم عملية إقحام الليثيوم ، سي @ a-تيو 2شروط الحركية إدراج الليثيوم من المواد تصبح أفضل وأفضل.
كما يمكن أن يرى من نتائج اختبار أداء الدورة ج أعلاه، بغض النظر عن تيو غير متبلور يستخدم 2تم طلاء الجسيمات النانوية سي (سي @ a-تيو 2)، أو باستخدام أناتاس تيو 2تم طلاء جزيئات النانو سي (سي @ c-تيو 2)، يمكن أن تحسن بشكل كبير من أداء الدراجات من المواد نانو سي.مقارنة مع غير المعالجة نانو سي المواد، سي @ a- تيو 2وقد تم تحسين أداء الدراجات إلى حد كبير، 200 دورات في مناطق ذات كثافة الحالية 420mA من / ز لذلك، سي @ و-تيو 2القدرة المادية لا تزال قادرة على الوصول إلى 1720mAh / ز (ولكن معدل الاحتفاظ القدرة ليست سوى حوالي 56٪، يحتاج أداء دورة لمواصلة تحسين).
بالإضافة إلى خصائص الدراجات الممتازة، سي @ a-تيو 2أيضا يحمل خصائص نسبة ممتازة (كما هو مبين أعلاه د)، والكثافة الحالية من 0.14A / ز تصل إلى 8.4A / ز، وقدرة المواد يقلل من 3420mAh / ز ل812mAh / ز، لا يزال أعلى بكثير من مواد الجرافيت، ولكن أيضا أعلى بكثير من أناتاس تيو 2المغلفة نانو سي المواد.
غير متبلور تيو 2غير متبلور تيو مبادئ المادية لتعزيز أداء دورة من المواد متناهية الصغر سي كما هو موضح أعلاه، سطح النانوية المغلفة سي 2يمكن أن تصمد أمام التوسع الكبير في حجم الجسيمات سي في عملية التفريغ والتفريغ لضمان استقرار هيكل قذيفة الأساسية، مما يقلل من تحلل المنحل بالكهرباء وفقدان المواد الفعالة كما تم التحقق من صحة تيم تيم الدراسة التكهنات المذكورة أعلاه، في حالة من الليثيوم، وشهدت سي نانو جزيئات تشوه كبير، ولكن لا يزال الحفاظ على سلامة جوهر - هيكل قذيفة، وتيو 2يتم تشكيل الطبقة الخارجية من فيلم SEI، وبعد 200 دورات، والسطح الذي ليس هناك ظاهرة كسر واضحة. متبلور تيو 2قذيفة الاستقرار عالية شكلت على سطح جسيمات نانو سي هو العامل الرئيسي لضمان استقرار الدراجات من المواد نانو سي.
جيانبينغ يانغ، الذي طور هذا تيو غير متبلور 2سي المواد متناهية الصغر طلاء، حلا جيدا لتوسيع حجم كبير من المواد سي، مما يؤدي إلى مشاكل واجهة غير مستقرة: غير متبلور تيو مرونة جيدة 2الطلاء يضمن استقرار سطح جزيئات النانو سي أثناء الشحن والتفريغ، ويقلل من انخفاض القدرة ويقلل من حدوث ردود الفعل الجانبية، ولكن المواد لا تزال تواجه بعض المشاكل على الرغم من أن المواد يمكن أن تصل إلى قدرة 3000 ماه / ز أو أكثر، ولكن أداء دورة لها لا يزال يحتاج إلى تحسين (200 دورات، والقدرة على الاحتفاظ معدل 56٪ فقط)، زياوبيان أن عملية الطلاء يمكن أن يكون الأمثل و سي حجم الجسيمات الأمثل لزيادة تعزيز استقرار واجهة ، تحسين دورة الحياة.
