Hablando de Si negativos me recuerda el gorila después de la variación en el teatro agresiva reciente superproducción de Hollywood "monstruo violento" en George, que tiene una fuerza de choque, pero extremadamente violenta, hasta que esa persona puede manejar aparece . Si negativo como George después de la mutación, tiene enorme poder, la capacidad teórica de materiales de Si hasta 4200mAh / g (Li4.4Si), material de grafito es diez veces o más, y aún mejor que el metal Li capacidad específica teórica (3800mAh / g) es aún mayor, y los materiales de intercalación de litio Si y materiales de grafito están en proximidad, que llamó un material de electrodo negativo perfecto, pero un carácter negativo Si tal, sino bestia violenta, electrodo negativo de Si a todo volumen de litio, expansión de 300% o más alto, no sólo hacer que el polvo de material activo propias partículas, sino también dañar la estructura del electrodo negativo, causando la pérdida de material activo, lo que resulta en una batería de iones de litio utilizando la capacidad del electrodo negativo de silicio rápido descenso hacia abajo. necesitamos llevar una película tal ¡El papel de Weiss nos ayudó a domesticar a este tipo de bestias!
La expansión de volumen de la solución de ánodo de silicio gran problema, principalmente por sobre varios medios: 1) se mezcló con un material de grafito, el uso de menos volumen de material de silicio para absorber la expansión de volumen de grafito expandible; 2) novela aglutinante, mediante el uso de la nueva aglutinante, para reducir la expansión de volumen de la destrucción electrodo negativo de Si de la estructura, reduciendo la pérdida de sustancia activa; 3) nuevo agente conductor para las grandes características de expansión electrodo negativo mencionado de silicio, mediante el uso de nuevos agentes conductores tales como nanotubos de carbono se forma más Una red conductora estable reduce el daño causado por la expansión del volumen de Si a la red conductiva, y mejora el rendimiento cíclico de las baterías que usan electrodos negativos de Si.
Recientemente Dawei Li y otra Universidad china de Shanghai y la Universidad de Kentucky, que estudió el alginato de sodio SA, Nafion y el aglutinante de PVDF efecto sobre las propiedades mecánicas y propiedades electroquímicas de Si negativo, el estudio encontró que el uso de alginato de sodio y SA ácido perfluorosulfónico para electrodo negativo Si Si utilizando el electrodo negativo en comparación con el PVDF adhesivo, durante el ciclo para mantener mejor la estabilidad de la estructura de electrodo, reduciendo la pérdida de sustancia activa, para mejorar el rendimiento del ciclo del electrodo.
Tienen diferentes análisis mecánico encontró que el adhesivo de película SEI utilizando tres electrodos tienen la misma composición, por lo que la razón principal DaweiLi diferentes propiedades electroquímicas de tres tipos de factores que causan el adhesivo es un electrodo usando tres adhesivo características al adhesivo de los Tres (alginato de sodio SA, Nafion y PVDF) efecto sobre las propiedades mecánicas del electrodo, Dawei Li realizaron con electrodos recubiertos de litio solo experimento, ya que la capa de material de litio activo la expansión de volumen se produce, la lámina de Cu no se expande, causando así los electrodos se doblen (como se muestra a continuación), de acuerdo con el grado de flexión del electrodo se puede medir por el tamaño de la expansión de volumen de los electrodos, la imagen muestra un 30% de silicio litio fotos de ánodo podemos ver en la figura alginato de sodio electrodo flexión máxima SA, usando el electrodo significa que el volumen de expansión máxima de alginato de sodio, que se comprenderá mejor, tres tipos de alginato adhesivo más 'duro', de PVDF segundo volumen, ácido perfluorosulfónico más suave, más electrodos de alginato de sodio por lo tanto conduce a una mayor expansión de volumen. sin embargo, la segunda expansión PVDF-causado litio adhesivo 'duro', pero el más pequeño, más 'suave' completa Flúor Volumen de agente aceptor de ácido expansión, pero más alto que el aglutinante PVDF, no cumple con nuestra comprensión convencional, lo que puede haber otros factores que afectan a la expansión de volumen del electrodo.
La siguiente figura muestra el cambio de curvatura en tres electrodos adhesivos y la curva de carga-descarga de electrodos de tensión en los tres primeros ciclos de la curva (significa la expansión de volumen una gran curvatura mayor), debido al sistema de circulación utilizando 6h litio, luego se apaga Sistema de litio a 2V, por lo que todos los electrodos tienen la misma capacidad, por lo que la curvatura del electrodo con tres adhesivos es comparable, de la siguiente figura b podemos observar que el electrodo que utiliza alginato de sodio SA está incrustado volumen electrodo curvatura de litio durante la expansión máxima, el uso de ácido perfluorosulfónico seguido por la expansión del volumen del electrodo, la expansión de volumen del electrodo usando adhesivo mínimo PVDF mientras que el proceso de litio de la segunda y tercera cambio que encontrado no incrustado completamente Li prolapso a cargo del proceso, pero no habrá una porción del residuo, por lo que el tercer electrodo es en realidad montada en la expansión de volumen del litio de litio es mayor que el segundo, pero el uso de un adhesivo PVDF cuando el tercer electrodo de litio de electrodo, pero a menos de un segundo de expansión, Dawei Li esto indica que se ha producido el aglutinante electrodo de grieta PVDF, se libera la porción de electrodo de la tensión a través de estas grietas.
La siguiente figura muestra el electrodo debido a la variación de volumen de la pieza insertada partículas de Si causados por el litio cambio de proceso (panel inferior b) cambio (panel inferior a) y la porosidad del electrodo, podemos ver en la figura en una dirección de espesor, de litio La tasa de cambio de volumen relativo más grande en el proceso fue el electrodo con adhesivo PVDF, mientras que el electrodo con adhesivo SA de alginato de sodio tuvo la menor tasa de cambio de volumen relativo, lo que indica que el alginato de sodio de mayor resistencia puede limitarse hasta cierto punto. la expansión de volumen de las partículas de Si, mantenimiento de la estabilidad de la estructura de electrodos, mejorando así las características del ciclo del electrodo negativo de Si. figura b indica el electrodo negativo de Si, mientras que la inserción de litio y la eliminación de Li durante gran cambio de volumen, pero la tasa de porosidad del electrodo es apenas Los cambios han tenido lugar.
Un electrodo inferior utilizando tres adhesivo figura módulo elástico en diferente estado de litio, que tenga en cuenta a partir de la figura equipado con aumentos de litio, el electrodo negativo de Si contiene un módulo elástico se reduce gradualmente Sin embargo Curiosamente proceso de módulo elástico delithiated el electrodo negativo Si no fue restaurado al nivel original, después de delithiation módulo elástico de los electrodos, pero se vuelve aún más pequeña, Dawei Li considerado significativo en gran medida debido a que el litio del electrodo en el volumen de después de la expansión se genera en la superficie del electrodo muchas grietas abierto, el módulo elástico del electrodo resultante se reduce. esto puede ser confirmado a partir de las imágenes de SEM por debajo de, la superficie del electrodo negativo de Si grandes grietas aparecieron en el litio, es estos porción de la fisuración bajo tensión puede ser liberado, de modo que el módulo elástico del electrodo disminuye.
De los resultados experimentales anteriores podemos encontrar un fenómeno extraño, el módulo de elasticidad del adhesivo único desde su punto de vista,, ácido perfluorosulfónico 'duro' el más alginato SA más 'suave', entre los dos de PVDF entre ellos, pero se encontró que el módulo de elasticidad del adhesivo utilizando los tres tipos de electrodos de vista, sino que usa el módulo de elasticidad mínimo de aglutinante electrodo de PVDF, el electrodo que está hecho de PVDF más suave aglutinante y el módulo elástico del electrodo más suave comprende agente aceptor de ácido perfluorosulfónico en realidad más alto que los electrodos utilizando aglutinante PVDF, que es un poco extraño. para explicar este fenómeno, Dawei Li microscopía electrónica de barrido de los tres electrodos en la observación, un aglutinante hecho de PVDF encontraron la mayoría de los electrodos planos, casi no hay grietas antes del bucle, y la superficie del electrodo usando agente aceptor de ácido perfluorosulfónico SA existen muchas grietas, pero después de tres ciclos después, Dawei Li encontró que los electrodos hechos de PVDF aglutinante aparición de un gran número de nuevas grietas, sino más bien el uso de SA y Nafion aglutinante electrodo no es mucho nuevo crack, área estadística Dawei Li representó tres grieta electrodo La proporción del área total del electrodo (como se muestra a continuación) ) Encontraron que un electrodo usando aglutinante PVDF en la grieta después de que el área ocupada por tres ciclos de aumento de más de 5 veces, mientras que el uso de electrodos de SA y el aglutinante cambios ácido perfluorosulfónico tendrá mucho más pequeño, es estos adicional Las grietas reducen el módulo elástico de los electrodos usando aglutinantes PVDF.
estudios Dawei Li muestran que las propiedades mecánicas del aglutinante seleccionado electrodo negativo de Si que tiene un significativo impacto, fijador de ácidos perfluorosulfónico SA y en el caso en el que el electrodo negativo Si se enfrenta a una enorme expansión de volumen, más capaces de mantener un electrodo negativo de Si integridad estructural, reducir el agrietamiento de los electrodos, reduciendo así la pérdida de sustancia activa, para mejorar el rendimiento de ciclo de la batería, el electrodo opuesto es el uso de aglutinante PVDF produce un gran número de grietas en la superficie del ciclo de electrodo, destruyendo así la estructura del electrodo integridad, lo que resulta en la pérdida de material activo, la destrucción de la red conductora, lo que resulta en un rendimiento de ciclo de la batería.
