Ces dernières années, avec le soutien de nouveaux véhicules d'énergie, les ventes de voitures électriques propres sans pollution pour atteindre une poussée de croissance. Cependant, le graphite de la batterie lithium commercial courant ionique matériau d'électrode négative dans les applications pratiques ne peut atteindre 300 ~ 340mAh / g et la capacité a été difficile à améliorer, ne peut pas répondre aux besoins urgents pour les nouveaux utilisateurs du marché des batteries au lithium-ion haute performance.
Par conséquent, de plus en plus de gens sont engagés dans le développement du matériau d'anode matériau de batterie à haute densité d'énergie de silicium en raison de leur grande capacité spécifique théorique (3752mAh / g), respectueux de l'environnement et à faible coût favorisé par les scientifiques, devrait Devenir la principale force du système de batterie de prochaine génération.
Cependant, la recherche de matériau d'anode de silicium et le développement sont encore de nombreux problèmes, tels que le silicium élémentaire au cours de l'effet de la charge et de l'expansion du volume de décharge jusqu'à 300%, et la structure de l'initiateur effondrements, de la poudre, ce qui limite sérieusement le silicium sous forme de développement d'un matériau d'anode de la batterie au lithium-ion et application. pour résoudre les problèmes ci-dessus, pour supprimer l'effet de l'expansion du volume des réactions d'électrodes, afin d'améliorer la conductivité de l'étude silicium et pauvre élémentaire la clé.
Compte tenu de ce fait, l'Université de Xiangtan Professeur Wang groupe de recherche a réussi à Xianyou une étape à double revêtement creux sphérique préparation Si @ TiO 2matériau d'anode @C.
▲. Si la figure 1 @ TiO
2@C matériau d'électrode négative (a) préparer une vue schématique et (b) une vue schématique de la structure
Le procédé fonctionne de façon à matrice et sans magnésium pour donner creux réduction thermique Si - sphères, puis revêtu de titanate de butyle et le bis ballons glucose HN-Si, et donc Si @ TiO préparés avec une structure de pores très étendue et une grande stabilité 2@C matériel négatif.
▲ Figure 2 SiO
2(A, d-f), HN-Si (b, g-i), et Si @ TiO
2Micrographie électronique de @C (c, j-l)
Tout d'abord, dans le processus de charge-décharge, Si nanosphères ayant une structure creuse peut être auto-régulation de l'expansion du volume considérable, d'autre part, TiO 2Structure d'enceinte en raison de ses avantages peuvent améliorer la vitesse de transport d'ions de lithium (seulement 4% d'expansion de volume), et l'expansion de volume liée du matériau actif de Si vers l'intérieur la chambre de transfert plutôt que vers l'extérieur, et enfin, la couche externe C est encore améliorée La conductivité électrique et la stabilité structurale du composite.
Les résultats indiquent que la stratégie de gaine monocouche traditionnelle ne peut pas répondre aux exigences de stabilité structurelle des matériaux d'électrode face à l'énorme effet d'expansion volumique des matériaux anodiques Si, et cette nouvelle stratégie de double gaine-creux Peut effectivement améliorer l'effet d'expansion volumique du silicium et améliorer sa conductivité.
Les résultats montrent que le Si @ TiO creux stable à deux couches synthétisé par la méthode de réduction thermique du magnésium et la méthode sol-gel 2@C nanosphères matériau d'électrode négative, à 0,2A / g densité de courant, 0.01-2.5V tension de fonctionnement, la première capacité de décharge de 2557.1mAh / g, rendement coulombien était de 86,06%. A 1A / g, la densité de courant, Si @ TiO après 250 cycles 2@C capacité spécifique réversible du matériau d'électrode négative y 1270.3mAh / g. Matériau revêtu sans électrode négative HN-Si la première capacité de décharge était 2264mAh / g, rendement coulombien de seulement 67,3%.
Cette conception à double couche de revêtement creux peut raccourcir le chemin de transmission de Li + et des électrons.La structure riche en pores peut également favoriser le mouillage complet de l'électrolyte et améliorer sa performance de vitesse, tout en TiO uniforme. 2Les couches Shell et C améliorent considérablement Si @ TiO 2@C anode matériau stabilité structurelle et la conductivité.
▲ Figure 3 Si @ TiO
2Caractérisation des propriétés électrochimiques des matériaux d'anode @C
▲ Figure 4 Si @ TiO
2@C (a) Schéma de principe du dispositif de travail, (b) Changement structurel de charge et décharge sous TEM et (c) Schéma de principe de lithiation (delithiation)
▲ Figure 5 performance de cycle, performance de performance et analyse d'impédance
En résumé, la conception de la structure de la cavité bistable dans cette étude peut favoriser la recherche et le développement de matériaux anodiques à base de silicium et fournir une référence pour l'étude des matériaux d'électrode négative avec une expansion volumique importante et une mauvaise conductivité.
