در سال های اخیر، با پشتیبانی قوی از وسایل نقلیه جدید انرژی، تمیز فروش ماشین الکتریکی بدون آلودگی برای رسیدن به یک رشد ناگهانی. با این حال، در حال حاضر تجاری باتری لیتیوم یون گرافیت الکترود منفی در کاربردهای عملی تنها می توانید 300 برسد ~ 340mAh / گرم ظرفیت و با مشکل رو به بهبود بوده است، می توانید نیاز فوری برای کاربران بازار جدید باتری های لیتیوم یون با عملکرد بالا برآورده نمی کنند.
بنابراین، بیشتر و بیشتر مردم به توسعه انرژی باتری تراکم مواد آند مواد سیلیکون متعهد به دلیل ظرفیت نظری خود را بالا خاص (3752mAh / گرم)، محیط زیست و کم هزینه مورد علاقه دانشمندان، انتظار می رود تبدیل شدن به نیروی اصلی سیستم باتری نسل بعدی.
با این حال، تحقیق و توسعه سیلیکون مواد آند هنوز هم بسیاری از مشکلات، مانند سیلیکون عنصری در هنگام شارژ و گسترش حجم تخلیه اثر تا 300٪ هستند، و ساختار آغازگر فرو می ریزد، پودر، که به طور جدی سیلیکون به عنوان یک توسعه باتری لیتیوم یون مواد آند محدود و نرم افزار. برای حل مشکلات فوق، به سرکوب اثر گسترش حجم واکنش الکترود، به منظور بهبود هدایت از سیلیکون عنصری و مطالعه فقیر کلید.
به نظر از این، گروه تحقیقاتی دانشگاه است ،، Xiangtan استاد وانگ Xianyou در یک مرحله دو پوشش داده شده توخالی کروی آماده سازی سی @ TiO در موفق 2@ C مواد منفی
▲ شکل 1 Si @ TiO
2(الف) نمودار آماده سازی مواد انودیتC و (ب) نمودار طرح کلی ساختار
روش عمل به رایگان-قالب و منیزیم به کاهش توخالی حرارتی سی - حوزه، و سپس با تیتانات بوتیل و قند مکرر بالن HN-سی، و در نتیجه سی @ TiO در آماده شده با ساختار منافذ گسترده و ثبات بالا پوشش داده شده 2@ C مواد منفی
▲ شکل 2 SiO
2(A، D-F)، HN-سی (ب، گرم-I)، و Si @ TiO در
2میکروفون الکترونیC (c، j-l)
اول، در روند شارژ تخلیه، سی نانوکرههای داشتن یک ساختار توخالی می تواند خود تنظیم افزایش حجم فوق العاده ای در مرحله دوم، مقدار TiO 2ساختار پوسته به دلیل مزایای آن می توانید لیتیوم یون نرخ حمل و نقل (تنها 4 درصد افزایش حجم)، و افزایش حجم بیشتر محدود از مواد فعال سی به درون محفظه انتقال بهبود و نه از بیرون، در نهایت، لایه بیرونی C بیشتر بهبود یافته است هدایت الکتریکی و پایداری ساختاری کامپوزیت.
نتیجه اشاره می کند، استراتژی پوشش تک لایه معمولی در برابر اثر بزرگ گسترش حجم سی مواد آند، در حال حاضر قادر به پاسخگویی به نیاز از ثبات ساختاری از مواد الکترود، و این دو پوشش داده شده جدید - استراتژی توخالی است می تواند به طور موثر بهبود حجم اثر سیلیکون را بهبود بخشد و هدایت آن را بهبود بخشد.
نتایج نشان داد که روند کاهش منیزیم و روش سل-ژل داشتن یک دو سی @ TiO در ثبات توخالی 2C نانوکرههای مواد الکترود منفی، در 0.2A / گرم چگالی جریان، 0.01-2.5V ولتاژ عامل، برای اولین بار ظرفیت تخلیه 2557.1mAh / گرم، راندمان کولمبیک (coulombic) 86.06٪ بود. در 1A / گرم، چگالی جریان، Si @ TiO بعد از 250 دوره 2C ظرفیت ویژه برگشت پذیر از مواد الکترود منفی وجود دارد 1270.3mAh / g است. پوشش داده شده بدون HN-سی الکترود منفی مواد ظرفیت تخلیه اول 2264mAh / گرم، راندمان کولمبیک (coulombic) تنها 67.3 درصد بود.
این ساختار پوسته پوسته پوسته دو لایه می تواند مسیر انتقال Li + و الکترون را کوتاه کند. ساختار غنی غنی می تواند باعث تجمع کامل الکترولیت و بهبود عملکرد آن در مقایسه با TiO می شود. 2لایه های Shell و C به طور چشمگیری Si @ TiO را افزایش می دهد 2C آنود مواد پایداری ساختاری و هدایت.
▲ شکل 3 Si @ TiO
2مشخصه خواص الکتروشیمیایی موادC آنود
▲ شکل 4 Si @ TiO
2C (a) نمودار مختصری از دستگاه کار، (ب) تغییر ساختار شارژ و تخلیه تحت TEM و (c) نمودار طرح ریزی (delithiation)
▲ شکل 5 عملکرد چرخه، عملکرد نرخ و تجزیه و تحلیل امپدانس
به طور خلاصه، طراحی ساختار حفره بیسبت در این مطالعه می تواند تحقیق و توسعه مواد آند آنزیم بر پایه سیلیکون را افزایش دهد و همچنین مرجع برای مطالعه مواد الکتریکی منفی با افزایش حجم جدی و هدایت ضعیف است.
