हाल के वर्षों में, नई ऊर्जा वाहनों के मजबूत समर्थन के साथ, स्वच्छ प्रदूषण मुक्त बिजली कारों की बिक्री एक विकास में उछाल हासिल करने के लिए। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में वर्तमान वाणिज्यिक लिथियम आयन बैटरी ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री केवल 300 तक पहुँच सकते हैं ~ 340mAh / जी क्षमता और सुधार करने के लिए मुश्किल हो गया है, उच्च प्रदर्शन लिथियम आयन बैटरी के नए बाजार उपयोगकर्ताओं के लिए तत्काल जरूरत को पूरा नहीं कर सकते हैं।
इसलिए, अधिक से अधिक लोगों, क्योंकि उनके उच्च सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता (3752mAh / छ), पर्यावरण के अनुकूल और कम लागत वैज्ञानिकों के पक्ष में, की उच्च ऊर्जा घनत्व बैटरी सामग्री सिलिकॉन एनोड सामग्री के विकास के लिए प्रतिबद्ध हैं होने की उम्मीद है मुख्य शक्ति अगली पीढ़ी बैटरी प्रणालियों बन जाते हैं।
हालांकि, सिलिकॉन एनोड सामग्री अनुसंधान और विकास अभी भी इस तरह 300% चार्ज और डिस्चार्ज मात्रा विस्तार प्रभाव अप के दौरान मौलिक सिलिकॉन के रूप में कई समस्याओं, हैं, और सर्जक संरचना गिर, पाउडर, जो गंभीरता से एक लिथियम आयन बैटरी एनोड सामग्री विकास के रूप में सिलिकॉन प्रतिबंधित है और आवेदन। ऊपर की समस्याओं को हल करने के लिए, इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं की मात्रा विस्तार प्रभाव को दबाने के लिए, मौलिक सिलिकॉन और गरीब अध्ययन कुंजी की चालकता में सुधार होगा।
इसे देखते हुए, Xiangtan विश्वविद्यालय के प्रोफ़ेसर वांग Xianyou अनुसंधान समूह का एक एक चरण डबल में लिपटे खोखला गोलाकार सी @ TiO तैयारी करने में सफल रहा 2@ सी नकारात्मक सामग्री।
▲ चित्रा 1 सी @ टीओओ
2@C नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री (क) संरचना की एक योजनाबद्ध दृश्य और (ख) एक योजनाबद्ध दृश्य की तैयारी
इस काम में, खोखले सी गोलाकार टेम्पलेट मुक्त विधि और मैग्नीशियम थर्मल कमी विधि द्वारा तैयार किए गए थे, और फिर खोखले क्षेत्रों एचएन-सी को अमीर छिद्र संरचना और उच्च स्थिरता के साथ सी @ टीओओ तैयार करने के लिए ब्यूटाइल टाइटेनैट और ग्लूकोज के साथ लेपित किया गया था। 2@ सी नकारात्मक सामग्री।
▲ चित्रा 2 सीओओ
2(ए, डी-एफ), एचएन-सी (बी, जी-आई) और सी @ टीओओ
2@ सी (सी, जे-एल) के इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्रोग्राफ
सबसे पहले, चार्ज और डिस्चार्ज की प्रक्रिया में, खोखले संरचना के साथ सी नैनोस्फीयर भारी मात्रा में विस्तार को स्वयं नियंत्रित कर सकते हैं; दूसरा, टीओओ 2शैल परत लिथियम आयन परिवहन दर (वॉल्यूम विस्तार अनुपात केवल 4%) को इसके संरचनात्मक फायदों के कारण बढ़ा सकती है, और सी सक्रिय सामग्री के वॉल्यूम विस्तार को बाहरी की बजाय आंतरिक गुहा में प्रतिबंधित कर देती है; आखिरकार बाहरी सी परत में और सुधार होता है। संयुक्त चाल की विद्युत चालकता और संरचनात्मक स्थिरता।
परिणाम बताते हैं, सी एनोड सामग्री की भारी मात्रा में विस्तार प्रभाव का सामना करने में पारंपरिक एकल परत कोटिंग रणनीति, अब इलेक्ट्रोड सामग्री की संरचनात्मक स्थिरता की आवश्यकताओं को पूरा करने में असमर्थ है, और इस नए दोहरे लेपित है - खोखले रणनीति है सिलिकॉन की मात्रा विस्तार के प्रभाव में सुधार कर सकते हैं और इसकी चालकता में सुधार होगा।
नतीजे बताते हैं कि मैग्नीशियम कमी प्रक्रिया और सोल-जेल विधि एक खोखले डबल सी @ TiO स्थिर होने 2@C nanospheres नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, 0.2A / जी वर्तमान घनत्व, 0.01-2.5V ऑपरेटिंग वोल्टेज, 2557.1mAh / जी की पहली मुक्ति क्षमता पर, Coulombic दक्षता 86.06% थी। 1 ए / जी में वर्तमान घनत्व, 250 चक्र सी @ TiO के बाद 2@C नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री वहाँ 1270.3mAh / जी। HN-सी नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री पहले निर्वहन क्षमता के बिना लेपित की प्रतिवर्ती विशिष्ट क्षमता 2264mAh / जी, केवल 67.3% की Coulombic दक्षता था।
यह डबल-लेयर क्लैडिंग-खोखले संरचना डिज़ाइन ली + और इलेक्ट्रॉनों के ट्रांसमिशन पथ को कम कर सकता है। समृद्ध पोयर संरचना इलेक्ट्रोलाइट की पूरी गीलीकरण को बढ़ावा दे सकती है और इसकी दर प्रदर्शन में सुधार कर सकती है, जबकि वर्दी टीओओ। 2शैल और सी परतें सी @ टीओओ को काफी बढ़ाती हैं 2@ सी एनोड सामग्री संरचनात्मक स्थिरता और चालकता।
▲ चित्रा 3 सी @ टीओओ
2@ सी एनोड सामग्री के इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों की विशेषता
▲ चित्रा 4 सी @ टीओओ
2@ सी (ए) कार्यरत उपकरण के योजनाबद्ध आरेख, (बी) टीईएम के तहत चार्ज और निर्वहन का संरचनात्मक परिवर्तन और (सी) लिथेशन (योजनाबद्ध) के योजनाबद्ध आरेख
▲ चित्रा 5 चक्र प्रदर्शन, दर प्रदर्शन और प्रतिबाधा विश्लेषण
संक्षेप में, इस अध्ययन में बिस्टेबल गुहा संरचना का डिजाइन सिलिकॉन आधारित एनोड सामग्री के आगे अनुसंधान और विकास को बढ़ावा दे सकता है, और गंभीर मात्रा में विस्तार और खराब चालकता के साथ नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के अध्ययन के लिए एक संदर्भ भी प्रदान कर सकता है।
