F'nofs il-mewġa ta 'transizzjoni ta' enerġija, l-innovazzjoni fit-teknoloġija tal-batteriji saret kruċjali għall-iżvilupp tas-sewqan f'ħafna oqsma. Silicon - Materjali tal-anodi tal-karbonju, stilla li qed tiżdied fil-litju - materjali tal-anodi tal-batterija tal-joni, qed joħorġu gradwalment, u joffru tama ġdida għat-titjib tal-prestazzjoni tal-batterija u jitkissru permezz tal-konġestjonijiet tad-densità tal-enerġija eżistenti. L-iżvilupp tagħhom qed jiġbed attenzjoni konsiderevoli.
I. Ħarsa ġenerali tas-Silicon - Materjali tal-Anodu tal-Karbonju
(I) Definizzjoni u kompożizzjoni
Silicon - Il-materjali tal-anodi tal-karbonju huma materjali ta 'anodi ġodda ffurmati billi jikkombinaw silikon (SI) u materjali tal-karbonju b'mod speċifiku. Is-silikon, bil-kapaċità speċifika teoretika estremament għolja tiegħu (bejn wieħed u ieħor 4200 mAh / g), jaqbeż bil-bosta dik tal-materjali tradizzjonali tal-anodi tal-grafita (kapaċità speċifika teoretika ta 'madwar 372 mAh / g), li tagħmilha għażla ideali biex tiżdied id-densità tal-enerġija tal-batterija. Madankollu, is-silikon jesperjenza espansjoni tal-volum ta 'aktar minn 300% waqt il-ħlas u l-iskarikar, żvantaġġ li jillimita severament l-applikazzjoni prattika tiegħu fil-batteriji. Il-materjali tal-karbonju, min-naħa l-oħra, għandhom konduttività eċċellenti, stabbiltà, u ċertu grad ta 'flessibilità. Li tgħaqqadhom mas-silikon effettivament itaffi l-bidliet fil-volum tas-Silicon u ttejjeb l-istabbiltà tal-istruttura tal-elettrodi. Iż-żewġ materjali jikkumplimentaw lil xulxin u flimkien jiffurmaw is-sistema tal-qalba tas-silikon - materjali tal-anodu tal-karbonju.
(Ii) Sfond ta 'żvilupp
Bl-avvanz rapidu tat-teknoloġija, diversi apparati elettroniċi u vetturi tal-enerġija ġodda qed ipoġġu talbiet dejjem ogħla fuq il-prestazzjoni tal-batterija, bħad-densità u l-firxa tal-enerġija. Wara snin ta 'żvilupp, il-prestazzjoni tal-materjali tradizzjonali tal-anodi tal-grafita laħqet il-limiti teoretiċi tagħha, u dan jagħmilha diffiċli li tissodisfa d-domanda tas-suq għal aktar titjib fil-prestazzjoni tal-batterija. Fuq dan l-isfond, ix-xjentisti biddlu l-attenzjoni tagħhom għal materjali bbażati fuq is-silikon - u, permezz ta 'esplorazzjoni kontinwa, żviluppaw silikon - materjali tal-anodi tal-karbonju, bit-tama li jiksru l-imblokk fit-titjib tal-prestazzjoni tal-batterija u jimbottaw l-industrija relatata fi stadju ġdid ta' żvilupp.
II. Vantaġġi Tekniċi tas-Silikon - Materjali tal-Anodu tal-Karbonju
(I) Densità ta 'enerġija għolja
Kif imsemmi hawn fuq, il-kapaċità speċifika għolja tas-silikon tippermetti silikon - materjali tal-anodu tal-karbonju biex jaħżnu aktar joni tal-litju fil-batteriji, u jtejbu b'mod sinifikanti d-densità tal-enerġija tal-batterija. Meta mqabbel mal-batteriji tradizzjonali tal-anodi tal-grafita, batteriji mgħammra bis-silikon - Materjali tal-anodi tal-karbonju jistgħu jiksbu ordnijiet ta 'kobor ta' densità ta 'enerġija ogħla, li jipprovdu itwal - ħajja tal-batterija dejjiema għal apparati elettroniċi u firxa itwal ta' sewqan għal vetturi elettriċi. Dan itaffi b'mod effettiv it-tħassib ta 'enerġija tal-batterija insuffiċjenti f'apparat elettroniku u l- "ansjetà tal-firxa" ta' vetturi elettriċi.
(2) Mtejjeb baxx - Prestazzjoni tat-temperatura
Ir-riċerka wriet li s-silikon - materjali tal-anodu tal-karbonju juru stabbiltà aħjar taċ-ċikliżmu minn materjali tal-anodi tal-grafita f'temperaturi baxxi. Fix-xtiewi kesħin, telefowns ċellulari u vetturi elettriċi bl-użu ta 'silikon - Materjali tal-anodi tal-karbonju jistgħu effettivament itaffu l-problema ta' fossa rapida tal-batterija, billi tiżgura li l-apparati jistgħu jkomplu jaħdmu b'mod normali f'ambjenti ta 'temperatura baxxa -, itejbu b'mod sinifikanti l-esperjenza tal-utent.
(3) tiffaċilita l-iċċarġjar veloċi
Matul il-proċess ta 'ċċarġjar, il-joni tal-litju jiddaħħlu b'mod preferenzjali fis-silikon u mbagħad fis-saffi tal-grafita. Din il-karatteristika tas-silikon - materjali tal-anodu tal-karbonju żżid il-potenzjal medju tal-anodu u tnaqqas il-probabbiltà tal-plating tal-litju, tiffaċilita l-iċċarġjar rapidu u tissodisfa t-talbiet tal-utent għal riforniment rapidu tal-batterija.
Proċess ta 'preparazzjoni għal materjali tal-anodi tal-karbonju
(I) Mekkanika tat-tħin tal-ballun
It-tħin tal-ballun mekkaniku huwa metodu ta 'preparazzjoni relattivament tradizzjonali. Tinvolvi t-tqegħid ta 'materja prima bħal trab tas-silikon u trab tal-karbonju ġo mitħna tal-ballun. Ir-rotazzjoni tal-veloċità għolja - tal-blalen tat-tħin tikkawża li l-partiċelli tal-materja prima jaħbtu, iħalltu, u jirfinaw, u b'hekk jiksbu kompost ta 'silikon u karbonju. Dan il-metodu huwa relattivament sempliċi u baxx - l-ispiża, iżda jbati minn kwistjonijiet bħal uniformità ħażina tat-taħlit u diffikultà biex tikkontrolla b'mod preċiż id-daqs tal-partiċelli, li tirriżulta fi stabbiltà limitata tal-prestazzjoni tas-silikon li jirriżulta {{5- materjal tal-anodu tal-karbonju.
(Ii) Depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD)
Fi snin reċenti, ġenerazzjoni ġdida ta 'proċessi ta' preparazzjoni, irrappreżentata minn CVD, ħarġet gradwalment. Fis-CVD, il-gass silane huwa pirolizzat f'temperaturi għoljin, li jirriżulta fit-tixrid tal-preċipitazzjoni u l-uniformi ta 'nanopartiċelli tas-silikon fil-pori tal-karbonju poruż. Dan il-qafas tal-karbonju poruż mhux biss itaffi b'mod sinifikanti l-espansjoni tas-silikon waqt it-tariffa u l-iskarikar iżda jipprovdi wkoll mogħdijiet għal trasport rapidu tal-joni tal-litju, li jtejjeb b'mod effettiv il-prestazzjoni tal-iċċarġjar veloċi tal-materjal -.
Silicon - Materjali tal-elettrodi negattivi tal-karbonju mħejjija bil-metodu CVD għandhom il-vantaġġi ta 'rata ta' espansjoni baxxa, prestazzjoni ta 'ċiklu eċċellenti u densità ta' enerġija ogħla, u huma meqjusa li huma r-rotta ta 'preparazzjoni mainstream għall-ġenerazzjoni li jmiss ta' silikon - Materjali tal-elettrodu negattivi tal-karbonju.