Application de la poudre de nano-silicium comme matériau d'électrode négative dans les batteries au lithium

Application de la poudre de nano-silicium comme matériau d'électrode négative dans les batteries au lithium
Principe d'action
En raison du taux d'absorption élevé du nanosilicium dans les batteries au lithium, l'utilisation de poudre de nanosilicium dans les batteries au lithium peut augmenter considérablement la capacité (théoriquement jusqu'à 4000mA/h). En utilisant de la poudre de nano silicium et du graphite comme matières premières, en remplacement de la poudre de nano carbone, comme matériaux d'électrode négative pour les batteries au lithium, des composites silicium/graphite ont été préparés par broyage mécanique à billes. La structure et les performances des matériaux ont été caractérisées par des tests XRD, SEM et électrochimiques. Différents rapports massiques de silicium et de graphite ont été broyés à billes, et les composites correspondants ont été chargés et déchargés. Le rapport optimal de silicium et de graphite a été trouvé, avec une valeur de 1:9. La composition de matériaux composites Si-C peut réduire efficacement l'expansion causée par l'absorption des ions lithium par le silicium, augmenter l'affinité avec l'électrolyte, faciliter la dispersion et améliorer les performances de cyclage. L'utilisation de poudre de nano-silicium pour fabriquer des fils de nano-silicium à utiliser dans le matériau d'électrode négative des batteries au lithium rechargeables, ou le revêtement de graphite sur la surface de la poudre de nano-silicium comme matériau d'électrode négative des batteries au lithium rechargeables, peut augmenter la capacité et les temps de cycle de décharge de charge des piles au lithium rechargeables par plus de trois fois. Les résultats expérimentaux montrent que le matériau obtenu présente à la fois des performances de cyclage supérieures à celles du nano silicium pur et une capacité réversible supérieure à celle du graphite, tout en augmentant significativement la capacité des batteries au lithium. Lorsque le rapport massique du silicium au graphite est de 4: 6, la décroissance de la capacité est plus rapide. Après 25 cycles, la capacité est de 200mA. h/g, la teneur en silicium du composite ne doit donc pas être trop élevée. Si la teneur en silicium est élevée, le graphite ne peut pas bien disperser le silicium et les chances de contact entre nanosilicium augmentent, entraînant une agglomération et une diminution de l'efficacité coulombienne et des performances de cyclage. Lorsque le rapport massique du silicium au graphite est de 3: 7, bien que la capacité réversible du composite après 25 cycles soit supérieure à la capacité réversible lorsque le rapport massique du silicium au graphite est de 4: 6 (environ 240mA. h/g), on voit sur la courbe que l'atténuation est encore rapide. On peut voir que lorsque le rapport massique du silicium au graphite est de 1: 9 et 2: 8, les performances de cyclage sont meilleures, tandis que 1: 9 est meilleur. En raison du fait que le prix du nanosilicium est beaucoup plus élevé que celui du graphite, s'il est appliqué dans la pratique de production, un rapport silicium/graphite de 1:9 est plus économique. Par rapport au graphite pur, la capacité réversible du composite avec un rapport de masse de 1:9 est grandement améliorée, soit plus du double de celle du graphite. Les performances de cyclage sont également bonnes, atteignant 310mA.h/g après 30 cycles. Le silicium et les matériaux contenant du silicium ont une capacité spécifique élevée en tant que matériaux d'électrode négative pour les batteries lithium-ion, et la capacité théorique du silicium est de 4200 mA.h/g. Le composite graphite/nanosilicium préparé par la méthode de broyage mécanique à billes est utilisé comme matériaux d'électrode négative pour les batteries lithium-ion. Ce matériau composite reflète la capacité élevée de stockage du lithium du silicium et de bonnes performances de cyclage du graphite. La caractéristique de l'effet de petit volume. Les résultats expérimentaux montrent que le rapport massique silicium/graphite optimal est de 1:9. Les tests de performances électrochimiques montrent que le matériau composite a considérablement amélioré les performances de cyclage par rapport aux électrodes en silicium pur et a une capacité réversible supérieure au graphite, qui devrait remplacer le graphite en tant que nouvelle génération de matériau d'électrode négative pour les batteries lithium-ion.
Objectif principal:
1. L'utilisation de poudre de nano-silicium pour fabriquer des fils de nano-silicium à utiliser dans le matériau d'électrode négative des batteries au lithium rechargeables, ou le revêtement de graphite sur la surface de la poudre de nano-silicium comme matériau d'électrode négative des batteries au lithium rechargeables, a augmenté la capacité et la décharge de charge les temps de cycle des batteries au lithium rechargeables par plus de trois fois.
2. La poudre de nano-silicium est utilisée dans les revêtements résistants aux hautes températures et les matériaux réfractaires.
3. La poudre de nano-silicium et le diamant sont mélangés sous haute pression pour former un matériau composite de carbure de silicium et de diamant, utilisé comme outils de coupe!