Anwendung von Nano-Siliziumpulver als negatives Elektrodenmaterial in Lithiumbatterien

Anwendung von Nano-Siliziumpulver als negatives Elektrodenmaterial in Lithiumbatterien
Wirkprinzip
Aufgrund der hohen Absorptionsrate von Nanosilizium in Lithiumbatterien kann durch den Einsatz von Nanosiliziumpulver in Lithiumbatterien die Kapazität deutlich gesteigert werden (theoretisch bis zu 4000mA/h). Unter Verwendung von Nano-Siliziumpulver und Graphit als Rohstoffe anstelle von Nano-Kohlenstoffpulver als negative Elektrodenmaterialien für Lithiumbatterien wurden durch mechanisches Kugelmahlen Silizium-/Graphit-Verbundwerkstoffe hergestellt. Die Struktur und Leistung der Materialien wurden durch XRD, SEM und elektrochemische Tests charakterisiert. Verschiedene Massenverhältnisse von Silizium und Graphit wurden in einer Kugelmühle gemahlen und die entsprechenden Verbundstoffe geladen und entladen. Es wurde das optimale Verhältnis von Silizium und Graphit mit einem Wert von 1:9 gefunden. Durch die Zusammensetzung von Si-C-Verbundwerkstoffen kann die durch die Absorption von Lithiumionen durch Silizium verursachte Ausdehnung wirksam verringert, die Affinität zum Elektrolyten erhöht, die Dispersion erleichtert und die Zyklenleistung verbessert werden. Durch die Verwendung von Nano-Siliziumpulver zur Herstellung von Nano-Siliziumdrähten zur Verwendung im negativen Elektrodenmaterial von wiederaufladbaren Lithiumbatterien oder durch die Beschichtung der Oberfläche von Nano-Siliziumpulver als negativem Elektrodenmaterial von wiederaufladbaren Lithiumbatterien mit Graphit können die Kapazität und die Lade-/Entladezykluszeiten erhöht werden von wiederaufladbaren Lithiumbatterien um mehr als das Dreifache. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das erhaltene Material sowohl eine höhere Zyklenleistung als reines Nanosilizium als auch eine höhere reversible Kapazität als Graphit aufweist und gleichzeitig die Kapazität von Lithiumbatterien deutlich erhöht. Wenn das Massenverhältnis von Silizium zu Graphit 4:6 beträgt, ist der Kapazitätsabfall schneller. Nach 25 Zyklen beträgt die Kapazität 200mA. h/g, daher sollte der Siliziumgehalt im Verbundwerkstoff nicht zu hoch sein. Wenn der Siliziumgehalt hoch ist, kann der Graphit das Silizium nicht gut verteilen und die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen Nanosilizium steigt, was zu Agglomeration und einer Verringerung der Coulomb-Effizienz und der Zyklenleistung führt. Wenn das Massenverhältnis von Silizium zu Graphit 3:7 beträgt, ist die reversible Kapazität des Verbundwerkstoffs nach 25 Zyklen zwar größer als die reversible Kapazität, wenn das Massenverhältnis von Silizium zu Graphit 4:6 beträgt (etwa 240 mA, h/g), Aus der Kurve ist ersichtlich, dass die Dämpfung immer noch schnell ist. Es ist ersichtlich, dass bei einem Massenverhältnis von Silizium zu Graphit von 1:9 und 2:8 die Zyklenleistung besser ist, während 1:9 besser ist. Da der Preis von Nanosilizium deutlich höher ist als der von Graphit, ist in der Produktionspraxis ein Silizium-Graphit-Verhältnis von 1:9 wirtschaftlicher. Im Vergleich zu reinem Graphit ist die Reversibilität des Verbundwerkstoffs mit einem Massenverhältnis von 1:9 deutlich verbessert, was mehr als doppelt so hoch ist wie die von Graphit. Auch die Zyklenleistung ist gut und erreicht nach 30 Zyklen 310 mA.h/g. Silizium und siliziumhaltige Materialien haben als negative Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien eine hohe spezifische Kapazität, und die theoretische Kapazität von Silizium beträgt 4200 mA.h/g. Der durch mechanisches Kugelmahlverfahren hergestellte Graphit/Nanosilizium-Verbundwerkstoff wird als negatives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Dieses Verbundmaterial spiegelt die hohe Lithiumspeicherkapazität von Silizium und die gute Graphit-Zyklusleistung wider. Die Eigenschaft des Kleinvolumeneffekts. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das optimale Silizium/Graphit-Massenverhältnis 1:9 beträgt. Elektrochemische Leistungstests zeigen, dass das Verbundmaterial im Vergleich zu reinen Siliziumelektroden eine deutlich verbesserte Zyklenleistung aufweist und eine höhere reversible Kapazität als Graphit aufweist, das voraussichtlich Graphit als neue Generation negativer Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien ersetzen wird.
Hauptzweck:
1. Die Verwendung von Nano-Siliziumpulver zur Herstellung von Nano-Siliziumdrähten zur Verwendung im negativen Elektrodenmaterial von wiederaufladbaren Lithiumbatterien oder die Beschichtung der Oberfläche von Nano-Siliziumpulver als negativem Elektrodenmaterial von wiederaufladbaren Lithiumbatterien mit Graphit hat die Kapazität und die Ladungsentladung erhöht Zykluszeiten von wiederaufladbaren Lithiumbatterien um mehr als das Dreifache.
2. Nano-Siliziumpulver wird in hochtemperaturbeständigen Beschichtungen und feuerfesten Materialien verwendet.
3. Nano-Siliziumpulver und Diamant werden unter hohem Druck gemischt, um ein Siliziumkarbid-Diamant-Verbundmaterial zu bilden, das als Schneidwerkzeuge verwendet wird!