Teoretyczna pojemność właściwa Si wynosi aż 4200 mAh/g, czyli 10 razy więcej niż teoretyczna pojemność właściwa grafitu; potencjał interkalacyjny litu w Si jest niski i wynosi 0,37mV Li/Li+; a Si jest drugim najliczniejszym pierwiastkiem na ziemi, który nie jest szkodliwy dla środowiska. Nastąpi zniszczenie, a proces produkcji nanokrzemu jest dojrzały i tani, dlatego Si jest uważany przez naukowców za główny materiał anodowy, który w przyszłości zastąpi grafit.

Jednak w procesie interkalacji i ekstrakcji litu objętość Si będzie się rozszerzać i kurczyć, a tempo zmian może osiągnąć 400%. Zmiana naprężenia mechanicznego wytworzona w tym procesie powoduje zapadanie się materiału elektrody ujemnej, struktura elektrody jest niestabilna, a film SEI na powierzchni elektrody ujemnej jest niestabilny i niestabilny. Ponadto Si jest półprzewodnikiem, a jego przewodnictwo jest niskie, a rozszerzanie się i kurczenie nanocząstek Si również powoduje ich stopniowe odrywanie się od sieci transportowej elektronów i cząstek, dodatkowo zmniejszając ich przewodnictwo. Wszystko to znacznie ogranicza wydajność elektrochemiczną Si. Obecnie głównym kierunkiem badań jest ograniczenie zmian objętości Si i lepsze wykorzystanie przewagi pojemnościowej Si.

Mechanizm powstawania filmu SEI na materiałach anodowych na bazie Si

Podobnie jak grafitowe materiały anodowe, materiały anodowe na bazie Si będą również tworzyć warstwę SEI na granicy faz ciało stałe-ciecz podczas procesu formowania. Jednak podczas interkalacji i ekstrakcji litu gwałtowna zmiana objętości Si powoduje ciągłe pękanie warstwy SEI. generowane, co skutkuje słabą wydajnością cyklu baterii i niską wydajnością kulombowska. Dlatego obecne badania koncentrują się na tym, jak ograniczyć zmianę objętości Si poprzez rekombinację materiałów, tak aby uzyskać przewagę pojemnościową Si.

W wielu badaniach najbardziej zaangażowany jest związek węgla krzemowego. W rzeczywistej produkcji istnieją różne sposoby łączenia materiałów krzemowych i węglowych. Wśród nich idealną strukturą jest użycie okładziny i osadzonych struktur z kompozytu krzemowo-węglowego, aby pomóc w tworzeniu stabilnej folii SEI. Na przykład struktura rdzeń-powłoka utworzona po powleczeniu ma pewien wpływ buforujący na ekspansję Si, co sprawia, że ​​film SEI jest bardziej stabilny, a także hamuje aglomerację cząstek Si. Tylko jeśli problem rozszerzalności objętości Si zostanie rozwiązany jako pierwszy, a jego charakterystyka pojemności może być dobrze wykorzystana, dalsze badania jako materiału elektrodowego będą miały znaczenie.

Kiedy zdolność Si jako materiału elektrody ujemnej zostanie dobrze wykorzystana, zastosowanie materiałów na bazie Si w rzeczywistej produkcji stanie się rzeczywistością. Z perspektywy procesu produkcji baterii bada się, że na właściwości uformowanej folii SEI wpływa kontrolowanie parametrów procesu formowania, a następnie poprawa Tylko wydajność baterii ma znaczenie praktyczne.

W laboratorium wytworzono półogniwa przy użyciu AFM w połączeniu z konwencjonalnymi metodami charakteryzowania i metodami testowania wydajności akumulatorów litowo-jonowych w celu zbadania idealnego zakresu parametrów z jedną zmienną dla tworzenia filmu SEI w warunkach zmiany prądu formowania, temperatury formowania i samo napięcie odcięcia; Następnie dwie różne zmienne są łączone w wyżej wspomnianym optymalnym zakresie pojedynczej zmiennej, a zmienna kombinacja i zakres parametrów są badane w celu utworzenia bardziej idealnego filmu SEI w różnych warunkach kombinacji。

Jeśli masz jakiekolwiek wymagania lub jakiekolwiek pytania dotyczące rozwiązań dotyczących baterii litowych dla żądanych zastosowań, możesz w dowolnym momencie skontaktować się z naszym dedykowanym zespołem pod adresem marketing@everexceed.com .