Apropos Si negativ erinnert mich an dem Gorilla nach der Variation im Theater aggressiv Hollywoodfilm „gewalttätige Monster“ in George, trägt er eine Schlagkraft, aber äußerst heftig, bis diese Person verwalten kann es erscheint . Si negativ wie George nach Mutation, eine enorme Macht hat, ist die theoretische Kapazität von Si-Materialien bis zu 4200mAh / g (Li4.4Si), Graphitmaterial zehnmal oder mehr und noch besser als Metall Li theoretische spezifische Kapazität (3800mAh / g) ist sogar noch höher, und Lithium-Interkalationsmaterialien Si und Graphit-Materialien in der Nähe sind, ist es ein perfektes negatives Elektrodenmaterial genannt wird, aber ein solcher Si negativer Charakter aber heftiges Tier, Si negative Elektrode bei voller Lautstärke von Lithium, unter Verwendung der negativen Elektrodenkapazität von Silizium raschen Rückgang Expansion von 300% oder mehr hoch, wird das aktive Material Pulverteilchen selbst nicht nur dazu führen, sondern auch die Struktur der negativen Elektrode Beschädigung, Verlust des aktiven Materials zu verursachen, in einer Lithium-Ionen-Batterie resultierenden nach unten. benötigen wir einen solchen Film zu tragen, Weiss 'Rolle hat uns geholfen, diese Art von Biest zu zähmen!
Volumenexpansion des Siliciums Anodenlösung großen Problems, vor allem von über verschiedene Mittel: 1) mit einem Graphitmaterial gemischt wurde, die Verwendung von weniger Volumen des Siliziummaterials Volumenausdehnung von Blähgraphit zu absorbieren; 2) Neuartige Bindemittel, durch die neue Verwendung von Bindemittel, die Volumenausdehnung von Si negativer Elektrode Zerstörung der Struktur zu reduzieren, um den Verlust von Wirkstoffe zu verringern; 3) neue leitfähige Mittel für die negativen Silizium erwähnten Elektrode großen Ausdehnungseigenschaften, durch neue leitfähige Mittel verwenden, wie beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen wird mehr gebildet Ein stabiles leitfähiges Netzwerk verringert den Schaden, der durch die Ausdehnung des Si-Volumens in das leitfähige Netzwerk verursacht wird, und verbessert die Zyklusleistung von Batterien, die negative Si-Elektroden verwenden.
Kürzlich Dawei Li und anderen chinesischen Shanghai University und der University of Kentucky, die das Natriumalginat SA, Nafion und PVDF Bindemittel auf die mechanischen Eigenschaften und die elektrochemischen Eigenschaften von Si negativ untersucht die Studie fand heraus, dass die Verwendung von Natriumalginat und SA Perfluorsulfonsäure zu Si Si negative Elektrode die negative Elektrode im Vergleich zu dem Klebstoff PVDF, während des Zyklus verwendet, um besser die Stabilität der Elektrodenstruktur aufrechtzuerhalten, um den Verlust von Wirkstoff zu reduzieren, die Zyklusleistung der Elektrode zu verbessern.
Haben unterschiedliche mechanische Analyse gefunden, dass die SEI Klebstoffolie drei Elektroden haben die gleiche Zusammensetzung verwendet wird, so dass der Hauptgrund DaweiLi verschiedenen elektrochemischen Eigenschaften von drei Arten von Faktoren, die der Klebstoff ein Klebstoff verwendet drei Elektroden Eigenschaften der Klebstoff von drei (Natriumalginat SA, Nafion und PVDF) Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Elektrode, durchgeführt Dawei Li Elektroden beschichtet Lithium einzigen Experiment, da die aktive Schicht unter Verwendung von Lithiummaterial Volumenausdehnung erfolgt, wird die Cu-Folie nicht erweitern, wodurch die Elektroden (wie unten gezeigt) zu biegen, wodurch, je nach dem Grad der Elektrode des Biegens kann durch die Größe der Volumenausdehnung der Elektroden gemessen wird, zeigt das Bild ein 30% Lithium Siliciumanode Fotos wir aus Fig Elektrode Natriumalginat maximale Biege siehe SA bedeutet die Elektrode unter Verwendung des maximalen Expansionsvolumens von Natriumalginat, die besser verstanden wird, drei Arten des Klebemittels Alginat meisten ‚harten‘, von PVDF zweiten Band, weichsten Perfluorsulfonsäure, Natriumalginat Elektroden führt somit zu einer höheren Volumenausdehnung. jedoch ist die zweite ‚harte‘ Klebe Lithium PVDF-Expansion verursacht aber die kleinste, ‚weiche‘ volle Fluor Volumenexpansion Säurebindemittel jedoch höher als der PVDF-Binder, entspricht nicht unser herkömmliches Verständnis, so kann es andere Faktoren geben, die die Volumenausdehnung der Elektrode beeinflussen.
Die folgende Abbildung zeigt die Änderung der Krümmung in drei Klebeelektroden und die Ladungs-Entladungs-Kurve von Spannungselektroden in den ersten drei Zyklen der Kurve (eine große Krümmung größere Volumenexpansionsmittel), aufgrund des Zirkulationssystemes Lithium 6h verwendet, dann aus 2V Lithium-Elektrode mit dem System, so dass alle Elektroden die gleiche Kapazität hat, und damit die Krümmung der drei vergleichbaren Klebstoff unter Verwendung von Elektroden ändern, b aus Fig wir im eingebauten Natriumalginat beachten Sie können SA Volumen Krümmung Lithiumelektrode während der maximalen Expansion, die Verwendung von Perfluorsulfonsäure durch Expansion des Volumens der Elektrode Säure, gefolgt, die Volumenausdehnung der Elektrode unter Verwendung von PVDF Mindest Klebstoff während Lithium-Prozesses von der zweiten und dritten wir Änderung nicht vollständig eingebettet Li prolaps verantwortlich für den Prozess, aber es wird ein Teil des Rückstands, so dass die dritte Elektrode tatsächlich auf die Volumenausdehnung des Lithium Lithium ausgestattet wird, ist höher als die zweite, aber unter Verwendung eines Klebstoff PVDF gefunden wenn die dritte Elektrode Lithiumelektrode, aber auf weniger als eine zweite Erweiterung, Dawei Li zeigt dies an, daß das Elektrodenbindemittel aus PVDF Risse aufgetreten ist, wird der Elektrodenabschnitt des Stresses durch diese Risse freigesetzt.
Die folgende Abbildung zeigt die Elektrode aufgrund der Volumenänderung der Einlage Si-Partikels durch die Prozessänderung Lithium (untere Tafel b) Veränderung (untere Tafel a) und die Elektrode Porosität verursacht, können wir aus der Figur in einer Dickenrichtung, Lithium siehe während der relativen Volumenänderung der maximalen Elektroden PVDF als Bindemittel verwendet wird und die relative Volumenänderung der Elektroden Natriumalginat Klebstoff SA Minimum, was darauf hinweist, dass die höchste Intensität von Alginat SA kann zu einem gewissen Grad eingeschränkt werden Volumenausdehnung von Si-Teilchen, die Aufrechterhaltung der Stabilität der Elektrodenstruktur, wodurch die Zykluseigenschaften der Si negativen Elektrode zu verbessern. Fig b die Si negative Elektrode Lithium während Einführung und Entfernung von Li bei großer Volumenänderung zeigt an, aber die Elektrode Porositätsrate kaum ändern.
Eine untere Elektrode drei Fig Klebstoff Elastizitätsmodul in verschiedenen Lithium-Zustand verwendet wird, stellen wir fest aus Figur mit Lithium erhöht angebracht, die Si negative Elektrode einen Elastizitätsmodul enthält, wird nach und nach reduziert jedoch Interessanterelastizitätsmodul Prozess delithiated die negative Elektrode Si nicht auf das ursprüngliche Niveau wieder hergestellt wurde, nach Delithiierung Elastizitätsmodul der Elektroden, aber noch kleiner, Dawei Li als signifikant vor allem, weil die Elektrode Lithium Volumen nach der Expansion auf der Elektrodenoberfläche viele Risse geöffnet ist, ist der Elastizitätsmodul der resultierenden Elektrode verringert erzeugt wird. Dies aus den REM-Aufnahmen unten bestätigt werden kann, ist die Oberfläche der Si negativen Elektrode große Risse in dem Lithium erschienen es diese Spannungsrissabschnitt freigegeben werden kann, so daß der Elastizitätsmodul der Elektrode abnimmt.
Aus den obigen experimentellen Ergebnissen können wir ein seltsames Phänomen, das Elastizitätsmodul des einzelnen Klebstoff aus seiner Sicht die meisten Alginat SA ‚harten‘, Perfluorsulfonsäuretyp meisten ‚weichen‘, zwischen den beiden von PVDF finden unter denjenigen, aber wir fanden, dass der Elastizitätsmodul des Klebemittels, die drei Arten von Elektroden Sicht verwenden, sondern den minimalen Elastizitätsmodul von PVDF Elektrodenbindemittel verwendet, um die Elektrode, die aus PVDF Bindemittel weichsten hergestellt ist und die Elastizitätsmodul der weichsten Elektrode umfasst Perfluorsulfonsäure Bindemittel tatsächlich höher als Elektroden PVDF Bindemittel verwendet wird, die ein wenig seltsam. dieses Phänomen zu erklären, Dawei Li Rasterelektronenmikroskopie der drei~~POS=TRUNC Elektroden in der Beobachtung, fand ein Bindemittel aus PVDF meisten flachen Elektroden, fast keine Risse vor der Schleife, und der Elektrodenoberfläche SA Perfluorsulfonsäure Bindemittel existieren unter Verwendung vieler Risse, aber nach drei Zyklen Dawei Li, nachdem festgestellt, dass Elektroden aus PVDF Bindemittel Entstehung einer großen Anzahl neuer Risse gebildet, sondern die Verwendung von SA und Nafion Elektrodenbindemittel ist nicht viel neue crack, Dawei Li statistischen Bereich einen Anteil von drei Elektrodenriss Der Anteil der Gesamtfläche der Elektrode (wie unten gezeigt) Gefunden), daß eine Elektrode unter Verwendung von PVDF-Bindemittels in der Riss nach dem Bereich, der durch drei Zyklen besetzt mehr als 5-fache erhöht, während die Verwendung von Elektroden, SA und Bindemittel Perfluorsulfonsäure Änderungen viel kleiner haben, ist es diese zusätzlichen Die Risse reduzieren den Elastizitätsmodul der Elektroden mit PVDF-Bindemitteln.
Dawei Li Studien zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften des Bindemittels Si negative Elektrode ausgewählt, um eine bedeutende Auswirkung, SA Perfluorsulfonsäure Bindemittel und in dem Fall, in dem die Si-negative Elektrode ist eine große Volumenausdehnung zugewandt ist, besser in der Lage um eine negative Elektrode zu erhalten Si strukturelle Integrität, reduziert die Elektroden Rissbildung, wodurch den Verlust an Wirkstoffe zu reduzieren, die Zyklusleistung der Batterie zu erhöhen, die Gegenelektrode ist die Verwendung von PVDF-Bindemittel mit einer großen Anzahl von Rissen in der Oberfläche des Elektrodenzyklus erzeugt, wodurch die Struktur der Elektrode zu zerstören Integrität, verursacht den Verlust von aktivem Material, die Zerstörung der leitfähigen Netzwerk, was zu einer schlechten Zyklusleistung der Batterie.
