高能量密度鋰離子電池的應用研究

對電池數據的儲能能力、耐久性、成本等進行了分析。目前最先進的高能密度鋰離子電池采用層狀鋰過渡金屬氧化物LiMo2(M=Ni,Co和Mn或Al)作為陰極活性數據(≈150−200mAhg-1有效放電容量)1−4，石墨(理論比容量372mAhg-1)作為陽極活性數據。在負電極上添加部分硅(約為Li15si4,3579mAhGSI−1)被證明是進一步提高比能的有效策略。例如，Yim等人使用石墨和硅粉(5%wt%)復合數據制備并測試了聚乙烯醇酰亞胺膠粘劑陽極。作者表示，經過350次循環后，最具功能的電極的比容量為514mAhg-1，是商用石墨陽極的1.6倍。然而，結束高含量和高負載硅陽極的安全循環是非常具有挑戰性的。作為陽極活性數據的硅最嚴重的缺陷是:(I)不可逆性高，特別是在前兩個循環中，如與電解質的副反應;(II)和鋰經過合金化后體積變化較大，導致顆粒開裂和陽極自粉化。

注意，所有這些反向效應不僅會在電池運行過程中出現大量的阻抗積聚，還會導致陰極鋰的消耗。此外，研究表明，導電炭黑/粘結劑網絡和/或集電極中硅顆粒的接觸損失將加速容量的退化。近年來，新的和/或改進的電解質、添加劑和聚合物粘合劑已經過測試，以克服硅陽極的重要問題。11、13、15−17另外，重點是制備高質量的硅基氧化還原活性數據。從這些研究的角度來看，這里只考慮了其中的一部分，特別是Si和SiOx數據及其復合數據，尤其是納米碳，在未來的儲能應用中具有前景。例如，18-21,Breitung等人制造了一種硅顆粒和含碳納米纖維的復合材料，經過數百次循環，其容量大約是原始硅顆粒電極的兩倍。胡錦濤等人。結果表明，在硅儲存中，葡萄糖經水熱碳化后，碳包覆硅顆粒的容量持存率可以提高。受這些研究的啟發，本研究的目的是利用聚合物預涂層硅顆粒制備具有核-殼結構的納米Si/C復合材料。用電子顯微鏡、x射線衍射和拉曼光譜對700~900℃碳化的粉末樣品進行了表征。此外，采用原位壓力法、差示電化學質譜法和聲發射法分析了硅/碳復合粒子對實際電極的體積膨脹、透氣行為和機械變形/降解。