السعة النظرية المحددة لـ Si تصل إلى 4200 مللي أمبير / جم ، وهي أعلى 10 مرات من السعة النظرية المحددة للجرافيت ؛ إمكانات إقحام الليثيوم لـ Si منخفضة ، وهي 0.37mV Li / Li + ؛ و Si هو ثاني أكثر العناصر وفرة على الأرض ، وهو غير ضار بالبيئة. سيحدث التدمير ، وتكون عملية إنتاج السيليكون النانوي ناضجة ومنخفضة التكلفة ، لذلك يعتبر الباحثون Si مادة الأنود الرئيسية لتحل محل الجرافيت في المستقبل.

ومع ذلك ، في عملية إقحام واستخراج الليثيوم ، سوف يتوسع حجم Si وينكمش ، ويمكن أن يصل معدل التغيير إلى 400٪. يؤدي تغيير الضغط الميكانيكي الناتج في هذه العملية إلى انهيار مادة القطب السالب ، وبنية القطب غير مستقر ، كما أن فيلم SEI الموجود على سطح القطب السالب غير مستقر وغير مستقر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن Si هي أشباه موصلات ، وموصليةها منخفضة ، كما أن تمدد وتقلص جزيئات Si النانوية يؤدي أيضًا إلى انفصالها تدريجياً عن شبكة نقل الإلكترونات والجسيمات ، مما يقلل من توصيلها. كل هذا يحد بشكل كبير من الأداء الكهروكيميائي لـ Si. كيفية الحد من تغيير حجم Si والاستفادة بشكل أفضل من ميزة السعة لـ Si هو اتجاه البحث الرئيسي في الوقت الحالي.

آلية تشكيل فيلم SEI على مواد الأنود القائمة على Si

مثل مواد أنود الجرافيت ، ستشكل مواد الأنود القائمة على Si أيضًا فيلم SEI في الواجهة الصلبة والسائلة أثناء عملية التكوين. ومع ذلك ، أثناء الإقحام واستخراج الليثيوم ، يتسبب التغيير الكبير في حجم Si في تمزق فيلم SEI بشكل مستمر. تم إنشاؤه ، مما أدى إلى ضعف أداء دورة البطارية وانخفاض كفاءة Coulombic. لذلك ، يركز البحث الحالي على كيفية الحد من تغيير حجم Si من خلال إعادة تركيب المواد ، وذلك لممارسة ميزة السعة لـ Si.

في العديد من الدراسات ، كان أكثرها مشاركة هو تركيب كربون السيليكون. في الإنتاج الفعلي ، هناك طرق مختلفة لتركيب مواد السيليكون ومواد الكربون. من بينها ، الهيكل المثالي هو استخدام الكسوة وهياكل مركب كربوني السيليكون المدمجة لمساعدة البناء على تشكيل فيلم SEI مستقر. على سبيل المثال ، هيكل القشرة الأساسية الذي تم تشكيله بعد الطلاء له تأثير تخزين مؤقت معين على تمدد Si ، مما يجعل فيلم SEI أكثر استقرارًا ، كما يمنع تكتل جزيئات Si. فقط إذا تم حل مشكلة توسيع الحجم لـ Si أولاً ، ويمكن ممارسة خصائص السعة بشكل جيد ، فإن إجراء مزيد من البحث كمواد قطب كهربائي سيكون ذا مغزى.

عندما يتم استخدام قدرة Si كمادة قطب سالبة بشكل جيد ، فإن تطبيق المواد القائمة على Si في الإنتاج الفعلي سيصبح حقيقة واقعة. من منظور عملية إنتاج البطاريات ، تمت دراسة أن خصائص فيلم SEI المتشكل تتأثر بالتحكم في معلمات عملية التكوين ، ومن ثم تحسين أداء البطارية فقط هو ذو أهمية عملية.

تم تصنيع الخلايا النصفية في المختبر ، باستخدام AFM جنبًا إلى جنب مع طرق التوصيف التقليدية وطرق اختبار أداء بطارية الليثيوم أيون لاستكشاف نطاق معلمة متغير واحد مثالي لتشكيل فيلم SEI بشرط تغيير تيار التكوين ودرجة حرارة التكوين و قطع التيار الكهربائي وحده ؛ بعد ذلك ، يتم الجمع بين متغيرين مختلفين ضمن النطاق المتغير الفردي الأمثل المذكور أعلاه ، ويتم استكشاف المجموعة المتغيرة ونطاق المعلمة لتشكيل فيلم SEI أكثر مثالية في ظل ظروف تركيبة مختلفة。

إذا كان لديك أي متطلبات أو أي نوع من الاستفسارات بخصوص حلول بطارية الليثيوم للتطبيقات التي تريدها ، فلا تتردد في التواصل مع فريقنا المتخصص في أي وقت على marketing@everexceed.com .