منذ مواد القطب السلبية القائمة على السيليكون ذات قدرة عالية ونسبة وزن حجم القدرات، وتطوير القائمة على السيليكون القطب السالب هو الأسلوب الأكثر فعالية لتحسين كثافة الطاقة من بطارية ليثيوم أيون. ومع ذلك، كمادة نشطة، وهي تهمة السيليكون / دورة التفريغ عند إدخال واستخراج الليثيوم، وتغيير حجم لفارق 270٪ في دورة الحياة للتوسع حجم يمكن أن يؤدي إلى: (1) طحن جزيئات السيليكون، ويتم فصل طلاء من النحاس من جامع الحالي؛ (2) بالكهرباء الصلبة (SEI) فيلم عدم الاستقرار خلال ركوب الدراجات، بحيث توسع حجم وتمزق SEI شكلت تتكرر باستمرار مرة أخرى، مما أدى إلى فشل بطارية ليثيوم أيون.
عملية الضغط وبشكل وثيق في اتصال مع المرحلة الصلبة، لتحسين خصائص نقل الإلكترون من قطعة القطب. ومع ذلك، فإن منخفضة جدا المسامية زيادة مقاومة نقل أيونات الليثيوم، والقطب / المنحل بالكهرباء المقاومة واجهة نقل المسؤول، تدهور الأداء معدل بشكل عام، الجرافيت القطب المسامية الأمثل إلى 20٪ -40٪، وتدهور الأداء السيليكون الكهربائي بعد الضغط، هذه القطع القطب عادة 60٪ -70٪ المسامية، وارتفاع المسامية حجم قادرة على تنسيق التوسع في مادة السيليكون، المخزن المؤقت تشوه شديد للحبيبات ومساحيق وبطء قبالة. ومع ذلك، فإن المسامية العالية الركيزة السيليكون للحد من كثافة الطاقة حجم القطب السالب. ثم، السيليكون السلبي التبويب الكهربائي من بطارية ليثيوم كيفية إعداد ذلك؟ KarkarZ وآخرون درسوا إعداد القطب السيليكون .
أولا، وإعدادها بطريقة باستخدام اثنين من أثار 80wt٪ من السيليكون، 12wt٪ و8wt٪ الجرافين الكهربائي من CMC الطين: (1) SM: تفريق عملية الطحن التقليدية؛ (2) RAM: عملية من خطوتين من تشتت الموجات فوق الصوتية ، وأضيف PH3 الخطوة الأولى في حل العازلة (0.17M سترات + 0.07MKOH) بالموجات فوق الصوتية السيليكون تفريق وCMC الخطوة الثانية صحائف الجرافين المائية واستمر تشتت الموجات فوق الصوتية.
ود هو مبين في الشكل 1A، على ورقة الجرافيت، المحافظة على RAM تشتت الموجات فوق الصوتية لتضاريس الأصلي للأوراق الجرافين، ورقة أطول من 10 م، موزعة بالتوازي مع الجمع، والمسامية طلاء العالي، مع التحريك SM كسر رقة الجرافين صحائف الجرافين عدة ميكرومتر طويلة. RAM الإسفلتية القطب قطعة المسامية من حوالي 72٪، أكثر من 60٪ أقطاب SM للسيليكون اثنين من الإثارة ورقة الجرافين نانو غير متمايز وجود التوصيل الالكتروني جيد القدرة، والحفاظ على سلامة RAM فرقت صحائف الجرافين، أداء دورة جيدة للبطارية (الشكل 3A و ب).
الشكل 1. مورفولوجيا القطب القائم على السيليكون تحت أساليب التحريك المختلفة وضغط الضغط
ثم، درسوا تأثير الضغط على المسامية من القطب، وخصائص الكهروكيميائية الكثافة هو مبين في الشكل (1)، بعد الضغط، لا يغير من التشكل ورقة الجرافين والسيليكون بشكل كبير، ولكن أكثر كثافة الطلاء. إن تم تقسيم القطعة القطبية إلى نصف خلية لاختبار الأداء الكهروكيميائي ، ويمكن ملاحظة ذلك من الشكل 2:
(1) يزيد مع الضغط الضغط، وانخفاض المسامية الكهربائي، وكثافة وحجم زيادة قدرة محددة.
(2) غير المضغوطة القطب قطعة، RAM المسامية من حوالي 72٪، أكثر من 60٪ من SM القطب. الدمك والقطب RAM أكثر صعوبة، المسامية من 35٪، والمطلوب RAM القطب الضغط 15T / CM2، طالما أن قطعة القطب وSM 5T / CM2. هذا أمر صعب لتشويه لأن ورقة الجرافين، ذاكرة الوصول العشوائي عقد هيكل قطعة ورقة الجرافين قطب، من الصعب التعاقد.
(3) بناء على حجم توسعت بشكل كامل من 193٪ السيليكا lithiated حساب سعة حجم النسبة. الضغط 20T / CM2، إلى 34٪ من حيث الحجم، وأكثر من 27٪ من سعتها القصوى، RAM، والأقطاب المسامية SM، على التوالي المقابلة ل1300mAh بطارية حجم قدرة محددة / Cm3، 1400mAh / cm3.
الشكل 2 تأثير ضغط دمك من (أ) القطب SM و (ب) المسامية RAM الكهربائي وكثافة وسعة وحدة التخزين المحددة
الشكل 3 الشكل 3. الأداء الدوري للأقطاب الكهربائية غير المربوطة
وعلاوة على ذلك، وجدوا أيضا أن الشيخوخة العلاج ضغط القطب قطعة يمكن أن يحسن أداء الدورة. الدمك القطب قطعة، بمادة لاصقة جزيئات المادة الفعالة قد كسر تحت الاحتكاك بين الجسيمات، أو حتى كسر السندات لاصقة نفسها، بحيث جدا ورقة تدهور الاستقرار الميكانيكي، وتكسير أداء دورة (FIG. 4A). ويتم وضع عملية النضوج في القطع القطب 2-3 أيام في الرطوبة 80٪ لل، في هذه العملية، تحدث هجرة الموثق، وأفضل انتشرت على سطح جزيئات المادة الفعالة، والمزيد من إعادة توصيل أكثر رسوخا وعلاوة على ذلك، يمكن أن يحدث تآكل النحاس عندما علاج احباط النحاس مع الموثق لتشكيل النحاس (OC (= O) -R) 2 كيميائيا، وزيادة قوة ملزمة، مما يحول دون طلاء سوف تؤتي ثمارها، علاج الشيخوخة يمكن تحسين قطب استقرار قطع التشتت والأداء دورة - الضغط - النضوج القطب قطعة المجهرية تتغير وجهة نظر التخطيطي هو مبين في الشكل 4C، مما أدى إلى الضغط من كسر الموثق وتداولها يتدهور الاستقرار ، وعندما يرحل الموثق أثناء المعالجة ، يتم إعادة الاتصال ، وتتغير البنية المجهرية لقطعة القطب ، ويتم تحسين الاستقرار الميكانيكي ، ويتم تحسين أداء الدورة المقابلة.
إذا كانت قطع القطب من المعالجة الأولى الشيخوخة، ومن ثم المضغوط، وتحسين الأداء دورة القطب قطعة، ولكن النتيجة لم تكن ذات دلالة (FIG. 4B). ويرجع ذلك إلى قطع القطب تعزيز الذين تتراوح أعمارهم بين الاستقرار الميكانيكي هذا، ولكن بعد ذلك دمرت الضغط ولزجة اتصال العقدة.
الشكل 4 (أ) (ب) تأثير الدمج والمعالجة على أداء ركوب الدراجات في القطب الكهربائي و (ج) تمثيل تخطيطي لتطور البنية المجهرية أثناء الدمك والنضج
وهكذا، على القطب السيليكون، لتحسين خصائص دورة، وتوسيع حجم عازلة من السيليكون، وقطع القطب إلى المسامية العالية، ولكن من أجل تحسين كثافة الطاقة الحجمية، يرص القطب قطعة القطب قطعة خفض سماكة المطلوبة أثناء علاج الشيخوخة ويحسن القطع القطب التركيب المجهر الكهربائي.
