के बाद से सिलिकॉन आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री उच्च क्षमता और मात्रा क्षमता का वजन अनुपात होने, सिलिकॉन आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड के विकास, एक लिथियम आयन बैटरी की ऊर्जा घनत्व में सुधार लाने का सबसे कारगर तरीका है। हालांकि एक सक्रिय सामग्री, एक सिलिकॉन प्रभारी / निर्वहन चक्र के रूप में जब डालने और लिथियम निकालने, मात्रा विस्तार के जीवन चक्र में 270% अंतर करने के लिए मात्रा परिवर्तन करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं: (1) सिलिकॉन कणों पीसने, और तांबे के एक कोटिंग वर्तमान कलेक्टर से अलग है, (2) एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट (SEI) फिल्म साइकिल चालन के दौरान अस्थिरता, ताकि मात्रा विस्तार और टूटना एसईआई लगातार फिर से दोहराया का गठन, लिथियम आयन बैटरी की विफलता में जिसके परिणामस्वरूप।
संघनन प्रक्रिया को और अधिक बारीकी से एक ठोस चरण के साथ संपर्क में, पोल पीस की इलेक्ट्रॉन परिवहन गुण दर प्रदर्शन की गिरावट में सुधार होगा करने के लिए। हालांकि, बहुत कम एक सरंध्रता लिथियम आयन के परिवहन प्रतिरोध में वृद्धि होगी, और इलेक्ट्रोड / इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस आरोप हस्तांतरण प्रतिरोध,। सामान्य तौर पर, ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड सरंध्रता 20% -40% करने के लिए अनुकूलित किया है, और संघनन के बाद सिलिकॉन इलेक्ट्रोड प्रदर्शन गिरावट, इन पोल टुकड़े आम तौर पर 60% -70% सरंध्रता, उच्च मात्रा सरंध्रता सिलिकॉन सामग्री के विस्तार के समन्वय के लिए सक्षम, बफर कणिकाओं, पाउडर के गंभीर विरूपण और। बंद धीमी गति से हालांकि, सिलिकॉन सब्सट्रेट के उच्च सरंध्रता नकारात्मक इलेक्ट्रोड मात्रा ऊर्जा घनत्व को सीमित करने के। तो, लिथियम के एक सिलिकॉन नकारात्मक इलेक्ट्रोड टैब है कि यह कैसे तैयार करने के लिए? KarkarZ एट अल एक सिलिकॉन इलेक्ट्रोड की तैयारी का अध्ययन ।
पहला, वे एक तरह से सिलिकॉन की दो हड़कंप मच गया 80wt%, 12wt% और सीएमसी घोल का 8wt% ग्राफीन इलेक्ट्रोड का उपयोग करने में तैयार कर रहे हैं: (1) एस एम: एक पारंपरिक मिलिंग प्रक्रिया dispersing, (2) राम: दो कदम अल्ट्रासोनिक फैलाव की प्रक्रिया , एक बफर समाधान में PH3 पहला कदम (0.17M साइट्रेट + 0.07MKOH) अल्ट्रासोनिक dispersing सिलिकॉन और सीएमसी, दूसरे चरण के लिए जलीय ग्राफीन शीट जोड़ा गया था और अल्ट्रासोनिक फैलाव जारी रखा।
और अंजीर। 1 ए में दिखाया गया है विकास, एक ग्रेफाइट शीट के लिए, एक अल्ट्रासोनिक फैलाव रैम ग्राफीन शीट के मूल स्थलाकृति के लिए, एक चादर अब 10 मीटर से बनाए रखा, कलेक्टर, कोटिंग सरंध्रता अधिक है, जबकि सरगर्मी एसएम ग्राफीन शीट को तोड़ने के साथ समानांतर में वितरित ग्राफीन शीट कई माइक्रोमीटर लंबा है। लगभग 72% की uncompacted राम पोल पीस सरंध्रता, सिलिकॉन दो आंदोलन undifferentiated नैनो ग्राफीन शीट के लिए अधिक से अधिक 60% से एस एम इलेक्ट्रोड एक अच्छा इलेक्ट्रॉनिक चालन होने क्षमता, रैम फैलाव ग्रेफीन शीट की अखंडता को बनाए रखता है, और अच्छा बैटरी साइकलिंग प्रदर्शन (आंकड़े 3 ए और बी)।
चित्रा 1। अलग अलग सरगर्मी मोड और संघनन दबाव के तहत सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रोड का आकृति विज्ञान
फिर, वे इलेक्ट्रोड की सरंध्रता पर संघनन के प्रभाव, और घनत्व की विद्युत गुण, चित्रा 1 में दिखाया गया है संघनन के बाद, ग्राफीन शीट और सिलिकॉन की आकृति विज्ञान में काफी परिवर्तन नहीं करता है, लेकिन अधिक घने कोटिंग का अध्ययन किया। The विद्युत चुम्बकीय प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए ध्रुव का टुकड़ा आधा कोशिका में बनाया गया था। इसे अंजीर 2 से देखा जा सकता है।
संघनन दबाव, इलेक्ट्रोड सरंध्रता कम हो जाती है, घनत्व और मात्रा विशिष्ट क्षमता वृद्धि के साथ (1) बढ़ जाती है।
(2) गैर ठोस पोल पीस, लगभग 72% की रैम सरंध्रता, एसएम इलेक्ट्रोड। संघनन और रैम इलेक्ट्रोड और अधिक कठिन, 35% की एक सरंध्रता का अधिक से अधिक 60% से, आवश्यक रैम इलेक्ट्रोड 15T / सेमी 2 दबाव, जब तक पोल पीस और एस.एम. 5T / सेमी 2। इस ख़राब करने के लिए मुश्किल है, क्योंकि ग्राफीन शीट, राम पोल पीस ग्राफीन शीट संरचना, कॉम्पैक्ट करने के लिए और अधिक कठिन पकड़े।
(3) 193% lithiated सिलिका का पूरी तरह से विस्तृत मात्रा एक मात्रा क्षमता अनुपात। 20T / सेमी 2 संघनन, मात्रा द्वारा 34% में, अधिकतम क्षमता, रैम, और एस.एम. सरंध्रता इलेक्ट्रोड से अधिक 27% की गणना क्रमशः मात्रा विशिष्ट क्षमता 1300mAh करने के लिए इसी / के आधार पर सीएम 3, 1400 एमएएच / सेमी 3
चित्रा 2 (क) एस एम इलेक्ट्रोड और (ख) रैम इलेक्ट्रोड सरंध्रता, घनत्व और मात्रा विशिष्ट क्षमता का संघनन दबाव का प्रभाव
चित्रा 3 चित्रा 3 uncompacted इलेक्ट्रोड के चक्रीय प्रदर्शन
इसके अलावा, वे भी पाया गया कि उम्र बढ़ने उपचार जमा पोल पीस चक्र प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं। संघनन पोल टुकड़ा एक चिपकने सक्रिय सामग्री के कणों के साथ कणों के बीच घर्षण के तहत टूट सकती है, या यहाँ तक कि, चिपकने वाला बंधन ही तोड़ ताकि एक बहुत चादर यांत्रिक स्थिरता गिरावट, चक्र प्रदर्शन खुर (fig। 4a)। और पकने की प्रक्रिया, 2 से 3 दिन के लिए 80% की एक नमी में पोल टुकड़े में रखा गया है इस प्रक्रिया में, बांधने की मशीन प्रवास होता है, उतना ही अच्छा सक्रिय सामग्री कणों की सतह पर फैला, अधिक और अधिक मजबूती इसके अलावा जुड़े पैर जमाने, तांबा जंग जब एक बांधने की मशीन के साथ तांबे पन्नी के इलाज के लिए फार्म Cu (ओसी (= O) आर) 2 रासायनिक, वृद्धि बाध्यकारी बल हो सकता है, इस प्रकार बाधा कोटिंग बंद आ जाएगा, उम्र बढ़ने उपचार सुधार किया जा सकता पोल टुकड़े फैलाव स्थिरता और चक्र प्रदर्शन -। संघनन - पकने पोल पीस सूक्ष्म चित्रा 4c में दिखाया गया है एक योजनाबद्ध दृश्य बदलने, बांधने की मशीन फ्रैक्चर के संघनन, जिसके परिणामस्वरूप परिसंचरण गरीब स्थिरता, जबकि बांधने की मशीन प्रवास इलाज कनेक्शन पुनर्स्थापित करने के लिए, पोल टुकड़े के सूक्ष्म में परिवर्तन, यांत्रिक स्थिरता, संबंधित चक्र प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए।
तो पहले उम्र बढ़ने उपचार, और फिर ठोस, बेहतर चक्र प्रदर्शन पोल पीस, लेकिन प्रभाव की पोल टुकड़े महत्वपूर्ण नहीं था (fig। 4 बी)। यह यांत्रिक स्थिरता आयु वर्ग बढ़ाया पोल टुकड़े की वजह से है, लेकिन फिर संघनन और चिपचिपा नष्ट गाँठ का कनेक्शन
अंजीर। 4 (क) (ख) संकुचित और इलेक्ट्रोड और (ग) संकुचित और परिपक्व प्रक्रिया योजनाबद्ध microstructural विकास के चक्र के प्रदर्शन पर प्रभाव इलाज
इस प्रकार, एक सिलिकॉन इलेक्ट्रोड, चक्र विशेषताओं, सिलिकॉन के बफर मात्रा विस्तार, उच्च सरंध्रता के लिए पोल टुकड़े सुधार करने के लिए, लेकिन अनुमापी ऊर्जा घनत्व, जमा पोल पीस पोल टुकड़ा मोटाई में कमी उम्र बढ़ने उपचार के दौरान आवश्यक सुधार करने के लिए के लिए पोल टुकड़े को बेहतर बनाता है इलेक्ट्रोड माइक्रोस्ट्रॉक्चर
