En parlant de négatif Si me rappelle le gorille après la variation du théâtre agressive récente « monstre violent » blockbuster hollywoodien à George, il porte une force de frappe, mais extrêmement violent, jusqu'à ce que cette personne peut gérer apparaît . Si négatif comme George après mutation, a un pouvoir énorme, la capacité théorique des matériaux Si jusqu'à 4200mAh / g (Li4.4Si), matériau de graphite est dix fois ou plus, et encore mieux que le métal Li capacité spécifique théorique (3800mAh / g) est encore plus élevé, et des matériaux d'intercalation du lithium Si et les matériaux en graphite sont à proximité, il appelle un matériau d'électrode négative parfait, mais un tel caractère négatif de Si, mais bête violente, Si électrode négative à plein volume de lithium, expansion de 300% ou plus grand, non seulement provoquer la poudre de matériau actif se particules, mais également endommager la structure de l'électrode négative, ce qui provoque une perte de matière active, résultant dans une batterie au lithium-ion utilisant la capacité d'électrode négative de la baisse de silicium rapide vers le bas. nous avons besoin de porter un tel film Le rôle de Weiss nous a aidé à apprivoiser ce genre de bête!
Volume expansion du problème de la solution d'anode de silicium grand, surtout d'environ plusieurs moyens: 1) a été mélangé avec un matériau de graphite, l'utilisation de moins de volume de matériau de silicium pour absorber l'expansion du volume de graphite expansible; 2) un liant nouveau, en utilisant le nouveau liant, pour réduire l'expansion du volume de la destruction de l'électrode négative en Si de la structure, ce qui réduit la perte de substance active; 3) nouvel agent conducteur pour les caractéristiques de dilatation électrode négative de silicium mentionné grandes, en utilisant de nouveaux agents conducteurs tels que le nanotube de carbone est formée plus Un réseau conducteur stable réduit les dommages causés par l'expansion du volume de Si au réseau conducteur, et améliore les performances de cyclage des batteries en utilisant des électrodes Si négatives.
Récemment Dawei Li et d'autres chinois de l'Université de Shanghai et l'Université du Kentucky qui a étudié l'effet d'alginate de sodium SA, Nafion et liant PVDF sur les propriétés mécaniques et propriétés électrochimiques de Si négatif, l'étude a révélé que l'utilisation d'alginate de sodium et SA acide perfluorosulfonique à électrode négative Si Si en utilisant l'électrode négative par rapport au PVDF de colle, au cours du cycle afin de mieux maintenir la stabilité de la structure d'électrode, ce qui réduit la perte de substance active, afin d'améliorer la performance du cycle de l'électrode.
Ont différentes analyses mécaniques ont trouvé que le film adhésif SEI utilisant trois électrodes ont la même composition, de sorte que la principale raison des propriétés électrochimiques différentes de DaweiLi trois types de facteurs causant l'adhésif est une électrode en utilisant trois adhésif caractéristiques de l'adhésif de trois (alginate de sodium SA, Nafion et PVDF) effet sur les propriétés mécaniques de l'électrode, Li Dawei effectuées en utilisant des électrodes revêtues lithium seule expérience, étant donné que la couche de matériau actif de lithium expansion de volume se produit, la feuille de Cu ne se dilate pas, provoquant ainsi les électrodes de courbure (comme indiqué ci-dessous), en fonction du degré de flexion de l'électrode peut être mesuré par la taille de l'expansion de volume des électrodes, l'image montre quelques photos d'anode 30% lithium de silicium nous pouvons voir à partir maximale d'alginate de sodium d'électrode figure SA flexion, en utilisant l'électrode, le volume d'expansion maximale de l'alginate de sodium, qui est mieux comprise, trois sortes de l'alginate d'adhésif le plus « dur », de PVDF second volume, plus doux acide perfluorosulfonique, des électrodes d'alginate de sodium conduit ainsi à une plus grande expansion de volume. Toutefois, le second « dur » dilatation provoquée de PVDF-lithium adhésif, mais le plus petit, plus « douce » plein fluor Volume liant l'acide d'expansion, mais plus élevé que le liant PVDF, ne répond pas à notre compréhension conventionnelle, donc il peut y avoir d'autres facteurs qui influent sur l'expansion du volume de l'électrode.
La figure suivante montre la courbe de tension charge-décharge et la courbe de courbure de l'électrode dans les trois premiers cycles de l'électrode avec trois adhésifs (grande courbure signifie une plus grande expansion volumique) Comme le cycle utilise l'insertion de lithium 6h, décoller. Du lithium au système 2V, donc toutes les électrodes ont la même capacité, donc la courbure de l'électrode en utilisant trois adhésifs est comparable, à partir de la figure suivante b, nous pouvons remarquer que l'électrode utilisant l'alginate de sodium SA est intégrée électrode de lithium de courbure de volume lors de l'expansion maximale, l'utilisation d'acide perfluorosulfonique suivie d'une expansion du volume de l'électrode, l'expansion volumique de l'électrode en utilisant un adhésif PVDF minimum tout processus de lithium à partir de la deuxième et troisième changement nous Il s'est avéré que le Li incorporé ne s'est pas complètement échappé pendant le processus de charge, mais qu'une partie de celui-ci est restée.Par conséquent, l'expansion cubique de l'insertion de lithium de l'électrode était effectivement plus élevée que la seconde insertion de lithium. Lorsque l'électrode est encastrée pour la troisième fois, la dilatation de l'électrode est inférieure à la seconde, ce qui indique que des fissures sont apparues dans l'électrode en utilisant l'adhésif PVDF et que l'électrode a libéré une partie de la contrainte à travers ces fissures.
La figure suivante montre les changements dans l'épaisseur de l'électrode (figure a ci-dessous) et les changements dans la porosité de l'électrode (figure b ci-dessous) dus au changement de volume des particules de Si pendant l'intercalation du lithium. Le taux de changement de volume relatif le plus important dans le processus était l'électrode avec adhésif PVDF, tandis que l'électrode avec alginate de sodium SA avait le plus petit taux de changement de volume relatif, indiquant que l'alginate SA de plus haute résistance pouvait être limitée. La dilatation volumique des particules de Si maintient la stabilité de la structure d'électrode, améliorant ainsi la performance cyclique de l'électrode négative de Si. La figure b suivante montre que bien que le changement de volume de l'électrode négative soit important, la porosité de l'électrode est presque nulle. Des changements ont eu lieu.
Une électrode inférieure en utilisant trois module d'élasticité de l'adhésif figure dans différents états de lithium, on note sur la figure muni d'augmentations de lithium, l'électrode négative contenant Si un module d'élasticité est réduite progressivement Toutefois Il est intéressant processus de module d'élasticité delithiated l'électrode négative Si n'a pas été rétablie au niveau initial, après délithiation module d'élasticité des électrodes, mais devient encore plus petit, Li Dawei considérée comme significative en grande partie parce que le lithium électrode dans le volume après l'expansion est générée sur la surface de l'électrode de nombreuses fissures ouvertes, le module d'élasticité de l'électrode résultante est réduite. ceci peut être confirmé par les images SEM ci-dessous, la surface de l'électrode négative en Si de grandes fissures sont apparues dans le lithium, ce sont ces La fissure peut libérer une partie de la contrainte, de sorte que le module d'élasticité de l'électrode diminue.
D'après les résultats expérimentaux ci-dessus, on peut également trouver un phénomène étrange: du point de vue du module d'élasticité de l'adhésif, SA est le plus «dur», l'acide perfluorosulfonique est le «mou» et le PVDF entre deux. parmi ceux-ci, mais nous avons trouvé que le module d'élasticité de l'adhésif en utilisant les trois types d'électrodes de vue, mais utilise plutôt le module élastique minimum de liant d'électrode de PVDF, l'électrode qui est faite de la plus douce de liant PVDF Cependant, le module d'élasticité de l'électrode utilisant l'acide perfluorosulfonique le plus flexible est encore plus élevé que celui de l'électrode PVDF, ce qui est un peu déraisonnable.Pour expliquer ce phénomène, Dawei Li utilise des microscopes électroniques à balayage pour trois types d'électrodes. On a observé que l'électrode utilisant le liant PVDF avant la circulation était la plus lisse et presque exempte de fissures, alors que la surface de l'électrode utilisant le SA et le liant d'acide perfluorosulfonique présentait de nombreuses fissures, mais après trois cycles Plus tard, Dawei Li a découvert qu'un grand nombre de nouvelles fissures apparaissaient dans les électrodes en utilisant des adhésifs PVDF, mais qu'il y avait peu de fissures dans les électrodes en utilisant SA et les liants à base d'acide perfluorosulfonique. La proportion de la surface totale de l'électrode (comme indiqué ci-dessous ) Résultats qu 'une électrode en utilisant un liant de PVDF dans la fissure après la surface occupée par trois cycles augmenté de plus de 5 fois, tandis que l'utilisation d'électrodes SA et les changements liant d'acide perfluorosulfonique aura beaucoup plus petite, ce sont ces supplémentaire Les fissures réduisent le module d'élasticité des électrodes en utilisant des liants PVDF.
Les recherches de Dawei Li montrent que le choix du liant a une influence significative sur les propriétés mécaniques des électrodes négatives Si. Les liants SA et les acides perfluorosulfoniques peuvent mieux maintenir l'électrode négative de Si face à l'énorme expansion volumique des électrodes Si négatives. L'intégrité structurelle réduit la génération de fissures d'électrode, réduisant ainsi la perte de matériaux actifs et améliorant les performances cycliques de la batterie, au contraire, l'électrode PVDF génère un grand nombre de fissures sur la surface de l'électrode après cyclage, détruisant ainsi la structure de l'électrode. L'intégrité, a causé la perte de matériau actif, la destruction du réseau conducteur, ce qui entraîne une mauvaise performance cyclique de la batterie.
