Silicium-carbonanodemateriaal is een nieuw type lithiumbatterijanodemateriaal dat siliciummaterialen combineert met koolstofmaterialen van verschillende structuren . De kern ligt in de complementaire voordelen van silicium en koolstof, die de prestaties van de batterij . hier een gedetailleerde introductie en de vooraanstaande inleiding en de voor- en de voor- en de voordelen ervan verhoogt:
1. materiaaleigenschappen en principes
Siliciummaterialen met hoge capaciteit
The theoretical specific capacity of silicon is as high as 4200 mAh/g, which is more than 10 times that of traditional graphite negative electrodes (372 mAh/g), significantly enhancing the energy density of batteries. However, during charging and discharging, silicon undergoes a volume expansion rate of up to 300%, which easily leads to the collapse of the electrode structure and a shortened cycle leven .
Stabiele koolstofmaterialen
Koolstofmaterialen (zoals grafiet, grafeen, koolstofnanobuisjes) hebben een hoge elektrische geleidbaarheid, structurele stabiliteit en goede flexibiliteit, met een volume -uitbreidingspercentage van minder dan 10%. Hun geleidende netwerk kan de isolerende defecten van silicium verlichten, en tegelijkertijd, door fysieke buffeleffecten remmen de volume -buffer}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}.
Composiet structuurontwerp
Door siliciumdeeltjes te nanocrystalliseren (zoals 10-50 nm) en deze uniform te verspreiden in de koolstofmatrix, wordt een kernschaalstructuur of een poreus koolstofframework gevormd . Dit houdt niet alleen de hoge capaciteit van silicium vast, maar gebruikt ook de stabiele structuur van koolstofmaterialen {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} bijvoorbeeld:
Yolk-shell structuur: de siliciumkern is omgeven door een holle koolstofschaal, waardoor ruimte voor expansie blijft, waardoor het volume-uitbreidingspercentage wordt verlaagd van 300% tot 120% .
Gasfase-afzettingsmethode (CVD): het afzetten van amorf silicium op het grafietoppervlak en vervolgens coaten met een koolstoflaag om een uniform en dicht composietmateriaal te vormen, waardoor de cyclusleven . aanzienlijk wordt verbeterd .