با 2020 نزدیک است، اکثر تولید کنندگان باتری به سمت شاخص 300Wh / kg از چالش، نقشه راه تکنولوژی ما در حال حاضر اساسا مشابه هستند - بالا مواد سه تایی نیکل + با ظرفیت بالا کربن با سیلیکون بلند کردن مقدار نیکل از مواد سه گانه، ظرفیت از مواد خواهد شد نسبت افزایش یافته، مانند مواد NMC811 فعلی ظرفیت ویژه در مورد 200mAh / گرم رسیده، اما ظرفیت برای ادامه به بهبود مواد سه گانه فضایی با بالا بردن مقدار نیکل است که دیگر بزرگ، برای اولین بار با افزایش مقدار نیکل، مواد خود را تا حد زیادی افزایش سختی تولید، علاوه بر این، مقدار نیکل بالا نیز می تواند به مشکلات در تولید و همگن و مواد منجر شود؛ و در نهایت، محتوای نیکل بالا نیز مشکل است برای تضمین مواد در ثبات ساختاری از روند شارژ تخلیه. بنابراین، در مواد الکترود مثبت در حال حاضر مشکل است که مورد دستیابی به موفقیت بزرگ، از آن خواهد شد به توسعه ظرفیت بالا کربن بالا بر روی نسبت سیلیکون از باتری تبدیل می تواند به توسعه تمرکز می کنند.
مواد سی ظرفیت نظری 4200mAh / گرم (Li4.4Si) می رسد، ده برابر بیش از مواد گرافیت، می توان آن گفته می شود یک ماده آند مطلوب برای باتری های لیتیوم یون، اما مواد سی با چالش های بزرگی مواجه است افزایش حجم (لیتیم کامل زمانی که تا 300٪)، که نه تنها می تواند در طول شارژ و تخلیه ذرات مواد باعث شکسته سی، بلکه به تخریب و بازسازی آند SEI فیلم، که در یک کاهش شدید در عملکرد چرخه الکترود سی منفی منجر شود، به منظور حل گسترش حجم سی مشکل بزرگ است، نانومتر متداول ترین وسیله استفاده می شود. با ابزار نانو تکنولوژی، به طور موثر می تواند به کاهش حجم مطلق سی گسترش مواد، بنابراین به عنوان به منظور افزایش عملکرد چرخه باتری، اما سطح زیادی از نانوذرات، به افزایش در یک واکنش منجر خواهد شد، جدی بر زندگی چرخه از باتری، بنابراین چگونه به تعادل رابطه بین این دو بسیار مهم است.
به تازگی، دانشگاه DONGHUA یانگ جیان پینگ و سایر افراد در استفاده از آمورف TiO در 2سی نانوذرات فرآیند پوشش (ضخامت لایه پوشش در حدود 3nm)، ویژگی های الاستیک خوب از TiO2 به آمورف، فراهم می کند زیر سازی بسیار خوبی برای گسترش حجم ذرات سی در طول شارژ و دشارژ، نتیجه حصول اطمینان از ذرات سی یکپارچگی مواد نانو سی به طور قابل توجهی بهبود عملکرد چرخه.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده، Jianping یانگ با استفاده از روش سل ژل، TiO آمورف تولید می کند 2نانوذرات Si پوشش داده شده - Si @ a-TiO 2، Amorphous TiO 2انعطاف پذیری خوب پوسته حجم انبساط ذرات سی را در طی شارژ و تخلیه جذب می کند. در حضور TiO آمورف 2با کمک از مسکن، مواد اولیه بهره وری تنها 86.1 درصد است، بلکه عملکرد چرخه بسیار عالی نشان - در چگالی جریان از / g و 200 چرخه 420mA، ظرفیت 1720mAh می توانید / گرم برسد و 8.4A / تراکم جریان بالا بالا، ظرفیت تا 812mAh / g، بسیار بالاتر از مواد گرافیت.
است بر عملکرد الکتروشیمیایی نتایج: از شماره سی @ یک TiO2 به مواد، می توان از علاوه بر این است به یک لیتیوم اول دیده می شود ظاهر شد (فیلم SEI تشکیل مربوط به) به اوج فعلی در مجاورت 1.25V بیرونی، در چرخه بعدی V قله لیتیوم کبیسه را اسکن حال حاضر در مجاورت 0.185V جریان، delithiation پیک جریان در 0.54V هستند، و با افزایش تعداد اسکن، شدت قله جریان به تدریج افزایش یافته، سطح با پیشرفت فرایند کبیسه را لیتیوم ، Si @ a-TiO 2شرایط جنبشی ماده لیتیوم در این ماده بهتر و بهتر می شود.
همانطور که از نتایج تست عملکرد چرخه c دیده می شود، بدون توجه به TiO آمورف استفاده می شود 2نانوذرات Si پوشش داده شدند (Si @ a-TiO 2)، یا با استفاده از آناتاز TiO 2ذرات نانو ذرات پوشش داده شده بودند (Si @ c-TiO 2)، می تواند عملکرد دوچرخه سواری نانو سی را به طور قابل توجهی بهبود دهد. در مقایسه با ماده نانوسیم Si، TiA 2عملکرد چرخه مواد به میزان قابل توجهی بهبود یافته است، در حالیکه تراکم جریان 420mA / g 200 بار، Si @ a-TiO 2ظرفیت مواد هنوز هم می تواند به 1720mAh / g برسد (اما میزان احتباس ظرفیت فقط 56 درصد است، عملکرد چرخه باید ادامه یابد).
علاوه بر خواص دوچرخه سواری عالی، Si @ a-TiO 2همچنین خواص نرخ بسیار عالی نشان (همانطور که در بالا نشان داده شده است د)، چگالی جریان از 0.14A / گرم تا 8.4A / گرم، ظرفیت از مواد از 3420mAh / گرم به 812mAh / گرم، هنوز هم بسیار بالاتر از کاهش مواد گرافیت، اما همچنین به طور قابل توجهی بالاتر از آناتاز TiO 2مواد نانوسیلیس پوشش داده شده.
TiO آمورف 2مواد برای افزایش عملکرد چرخه مواد نانو سی ماده همانطور که در بالا نشان داده شد، سطح نانوسیم ذرات پوشش TiO آمورف 2ذرات سی می توانید افزایش حجم فوق العاده ای در طول شارژ و دشارژ مقاومت در برابر، در نتیجه حصول اطمینان هسته - پوسته ثبات ساختار، در نتیجه کاهش از دست دادن مواد فعال و تجزیه از راه حل های الکترولیتی، مطالعات TEM برآورد بالا را تأیید کردیم، به طور کامل. در حالت لیتیوم، سی نانو ذرات دستخوش تغییر شکل بزرگ است، اما هنوز هم حفظ یکپارچگی هسته - ساختار پوسته، و TiO 2لایه بیرونی لایه ای از فیلم SEI را تشکیل می دهد، و چرخه 200 بار، سطح پدیده شگفت انگیزی ایجاد نمی کند. 2پوسته پایداری بالا که بر روی سطح ذرات نانو سی تشکیل شده است عامل اصلی برای اطمینان از ثبات دوچرخه سواری مواد نانو است.
جیانگینگ یانگ، که این TiO را غیرفعال کرده است 2سی مواد نانو پوشش، یک راه حل خوب به گسترش حجم زیادی از مواد سی، و در نتیجه مشکلات رابط ناپایدار: آمورف TiO در کشش خوب 2لایه روکش فلزی، برای اطمینان از طول سطح شارژ تخلیه از نانوذرات سی، کاهش کاهش ظرفیت پایین ثبات، بلکه به کاهش وقوع واکنش، اما این ماده هنوز با تعدادی از مشکلات، مانند مواد، اگر چه ظرفیت تا 3000mAh است / گرم یا بیشتر، اما از آن باقی مانده به بهبود عملکرد چرخه (200 چرخه، نرخ حفظ ظرفیت 56٪ بود)، سری کوچک است که می تواند توسط بهینه سازی فرآیند پوشش و اندازه ذرات سی بهینه سازی شده، به بهبود ثبات رابط ، بهبود زندگی چرخه.
