シリコン負のいえば、ジョージの劇場積極的に最近のハリウッドの超大作「暴力的なモンスター」の変化の後にゴリラのことを思い出す、それはその人が、それが表示され、管理できるようになるまで、打撃力を負担するが、非常に暴力的。突然変異後ジョージなどのSi負は、驚異的なパワーを有し、4200mAh / gの（Li4.4Si）までのSi材料の理論容量は、黒鉛材料は、10倍以上、および金属リチウムの理論比容量よりも良好（3800mAhであります/ g）であっても高く、Si及び黒鉛材料は、近接するリチウムインターカレーション材料は、リチウムの全体積におけるSi負極、完璧な負極材料と呼ばれるが、例えば、Si負文字が、暴力的な獣300％以上トールの膨張は、活物質粉末粒子自体の原因となるだけでなく、活性物質の損失を引き起こし、負極の構造に損傷を与え、ダウンシリコン急速低下の負極容量を用いたリチウムイオン二次電池が得られる。我々は、このようなフィルムを着用する必要がありますWeissの役割は私たちがこの種の獣を飼うのを助けました！
主に約いくつかの手段により、シリコンアノード溶液大きな問題の体積膨張、：1）は、黒鉛材料と膨張黒鉛の体積膨張を吸収するシリコン材料のより少ない体積の使用を混合した; 2）新規なバインダー、新しいを使用してバインダー、Siアノードの体積膨張による電極構造の破壊を低減し、活物質の損失を低減する。3）カーボンナノチューブなどの新しい導電剤を用いて形成されたシリコンアノードの大きな膨張特性に言及する新しい導電剤。安定した導電性ネットワークは、導電ネットワークへのSi体積膨張によって引き起こされる損傷を低減し、Si負電極を使用する電池のサイクル性能を改善する。
最近、大偉Liと他の中国の上海大学と機械的特性および負のSiの電気化学的性質のアルギン酸ナトリウムSA、ナフィオンとPVDFバインダー効果を研究ケンタッキー大学は、研究者らは、アルギン酸ナトリウムおよびSAの使用パーフルオロスルホン酸のSiアノードは、PVDF接着剤を用いたSi負極と比較して、電極構造の安定性を維持し、活物質の損失を低減し、電極のサイクル性能を改善することができる。
異なる機械的分析は、接着剤を引き起こす主な理由DaweiLi要因の三種類の異なる電気化学的特性三の接着剤を用いて電極となるように三つの電極を使用してSEIフィルム接着剤は、同じ組成を有することを見出しました三つの接着剤の特性（アルギン酸ナトリウムSA、ナフィオン及びPVDF）電極の機械的特性への影響、大偉Liが活性リチウム材料層ので、リチウム単一の実験コーティングされた電極を使用して実行しました体積膨張が発生し、Cu箔は、（以下に示すように）、このように電極を屈曲させ、膨張しない電極の湾曲度合いに応じて電極の体積膨張の大きさによって測定することができ、画像は30％のリチウム、シリコンアノードの写真を示しています我々は、PVDFの接着アルギン酸最も「ハード」の3種類、電極を使用してよりよく理解されるアルギン酸ナトリウムの最大膨張容積を意味し、SAを曲げ図電極アルギン酸ナトリウム最大値から見ることができます第二のボリューム、柔らかいパーフルオロスルホン酸、アルギン酸ナトリウム電極は、このように大きな体積膨張をもたらす。しかし、第2の「ハード」接着リチウムPVDF-起因膨張が、最小、最も「ソフト」フルフッ素ボリューム拡張酸バインダーが、PVDFバインダーよりも高いが、私たちの従来の理解を満たしていないため、電極の体積膨張に影響を与える他の要因があるかもしれません。
次の図は、次にオフに起因リチウム6Hを用いて循環系に、曲線（大きな曲率より大きな体積膨張手段）の最初の3サイクル三の接着電極に曲率の変化及び電圧電極の充放電曲線を示しますシステムに2Vリチウム電極ので、全ての電極は、同じ容量を有しており、同図から、我々はフィットアルギン酸ナトリウムSAに注意することができbは、従って、3つの匹敵する接着剤を用いて、電極の曲率を変更します体積最大膨張時の曲率リチウム電極、パーフルオロスルホン酸の使用は、電極の体積の膨張に続いて、第二及び第三の我々の変化からリチウムプロセスながらPVDF最小接着剤を用いて電極の体積膨張第二のより高いが、接着剤PVDFを用いた処理を担当する完全に埋め込まれていないのLi脱出を発見したが、このように第三の電極が実際にリチウムリチウムの体積膨張に装着され、残留物の一部が存在することになります第2膨張よりも第三の電極リチウム極が、以下には、大偉Liは、これはPVDFクラックの電極バインダーが発生したことを示した場合に、応力の電極部は、これらの亀裂を通って放出されます。
次の図に起因するプロセス変動リチウム（下部パネルB）変化（下部パネルA）および電極の気孔率に起因する挿入Si粒子の体積変化に電極を示し、我々は、厚さ方向、リチウムに図から見ることができますアルギン酸SAの最高強度をある程度制限することができることを示すバインダーとしてPVDFを用いて最大の電極、及び電極アルギン酸ナトリウム接着SAの最小の相対的な体積変化の相対的な体積変化、中Si粒子の体積膨張、図Bは、リチウム挿入および大きな体積変化時のLiの除去一方のSi負極を示している。これにより、Siの負極のサイクル特性を向上させる、電極構造の安定性を維持するが、電極の気孔率はほとんどされていません変更が行われました。
異なるリチウム状態で3つの図の接着剤の弾性率を用いて、下部電極は、我々は図から注意リチウム増加を取り付け、弾性率を含むSi負極を徐々にが低減されます興味深いことに弾性率プロセスは、Si負極を電極の脱リチウム化の弾性率の後、元のレベルに回復しなかった脱リチオ化が、さらに小さくなり、大偉Liが有意であると考え主な理由ボリュームにおける電極リチウム拡張は、多くのクラック開放電極表面に生成された後、得られた電極の弾性率が低下する。これは、以下のSEM写真から確認することができ、大きなクラックがリチウムで登場したSi負極の表面には、これらは電極の弾性率が小さくなるように応力亀裂部分は、解除することができます。
上記の実験結果からも、接着剤自身の弾性率の観点から、SAは最も硬く、ペルフルオロスルホン酸は軟質であり、PVDFは2つの間にあるという奇妙な現象も見いだすことができる。しかし、3種類のバインダーを用いた電極の弾性率の観点から、PVDFバインダーを用いた電極は最も弾性率が低く、PVDFバインダーの電極が最も柔らかいことがわかった。そして柔らかい電極の弾性率が少し奇妙であるPVDFバインダーを用いた電極よりも実際に高いパーフルオロスルホン酸のバインダーを含む。この現象を説明するために、大偉Liが3の走査型電子顕微鏡観察に電極は、PVDFからなるバインダーは、最も平坦電極、ループの前にほとんど亀裂を発見し、そしてSAパーフルオロスルホン酸バインダーを用いた電極表面が多くのクラックが存在するが、3サイクル後後に、大偉Liは、電極は、新たな亀裂が多数のPVDFバインダー出現で作られたことがわかったのではなく、SAとナフィオン電極バインダーの使用はあまり新しい割れはありませんが、大偉李統計面積は3つの電極の亀裂を占めました電極の全面積の割合（以下に示すように）電極の使用は、SAおよび変更パーフルオロスルホン酸結合剤ははるかに小さい必要があります、それは、これらの追加である亀裂にPVDFバインダーを用いた電極は、3サイクルの占有面積は、5倍以上に増加した後ことがわかっクラックは、PVDFバインダーを用いて電極の弾性率を低下させる。
偉リーの研究は、バインダーの機械的特性が有意な影響、SAパーフルオロスルホン酸バインダーとSi負極は、負極のSiを維持するより良いことができる巨大な体積膨張に直面している場合に、を有するSi負極を選択したことを示し構造的完全性、電池のサイクル特性を向上させるために、それによって活性物質の損失を低減すること、電極の割れを低減する、対向電極は、PVDFバインダーの使用は、それによって電極の構造を破壊し、電極の周期の表面にクラックが多数を発生します完全性は、活物質の損失、導電性ネットワークの破壊を引き起こし、電池のサイクル性能を低下させた。
