Efficient way to improve energy density of lithium ion batteries

2022/04/08

Autor: Iflowpower –Anbieter von tragbaren Kraftwerken

Als Wirkstoff erreicht die Volumenänderung im Lade- / Entladezyklus 270%, die Volumenänderung erreicht 270%, die Zykluslebensdauer ist schlecht. Diese Körperfindungskonferenz führt zu: (1) Der Beschädigung von Siliziumpartikeln und der Beschichtung durch die Kupferkonzentrationsflüssigkeit; (2) Der Festelektrolytfilm (SEI) ist im Kreislaufprozess instabil, die Körpermasse behindert die SEI-Sanktion und die Wiederholung der Zusammensetzung, was zum Ausfall der Lithium-Ionen-Batterie führt. Der Verdichtungsprozess wird den Festphasenkontakt enger machen und die elektronische Übertragungsfunktion der progressiven Platte.

Die Porosität ist jedoch zu gering, und der Lithiumionen-Übertragungswiderstand wird hinzugefügt, und die Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen-Ladungsübertragungsimpedanz, die Vergrößerungsfunktion wird verschlechtert. Im Allgemeinen wird die Porositätsoptimierung der Graphitelektrode auf 20% -40% gesteuert, während die Verdichtungsfunktion der Elektrode auf Siliziumbasis verschlechtert wird und die allgemeine Porosität dieser Pole 60% -70% beträgt und die hohe Porosität harmonisches Material kann . Große, stark verformte Pufferpartikel verlangsamen das Pulver und fallen herunter.

Die negative Elektrodenfolie auf Siliziumbasis mit hoher Porosität begrenzt jedoch die volumetrische Energiedichte. Wie also gleiten die negativen Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien auf Siliziumbasis? Karkarz et al. Spielt den Herstellungsprozess von Siliziumelektroden.

Zuerst verwenden sie zwei Mischverfahren, um 80 Gew.-% Silizium, 12 Gew.-% Graphen und 8 Gew.-% CMC-Elektrodenaufschlämmung herzustellen: (1) SM: Konventionelles Kugelmahlverfahren; (2) RAM: zweistufiger Ultraschall-Handwerksprozess Im ersten Schritt in der pH3-Pufferlösung (0,17 M Zitronensäure + 0,07 mkoh) Ultraschall 涣 涣 硅 und CMC, der zweite Schritt beim Hinzufügen von Graphenblättern und Wasser anhaltender Ultraschall.

Wie in den Abbildungen 1A und D gezeigt, gibt es eine Steintinte, und das durch Ultraschall gestreute RAM haftet an der ursprünglichen Abscheidung des Graphenblatts, und das Blatt ist größer als 10.μm, parallel zum Kollektor verteilt, ist die Porosität der Beschichtung höher, während SM gemischt ist und das Graphenblatt gebrochen ist, ist das Graphenblatt nur wenige Mikrometer groß. Die nicht gekennzeichnete polare RAM-Porosität beträgt etwa 72 %, was größer ist als 60 % der SM-Elektrode.

Es gibt keinen Unterschied in Silizium, zwei Mischmethoden. Nano-Phosphor-Graphen hat hervorragende elektronische Leitfähigkeiten, RAM-Streuung haftet an der Integrität der Graphenfolie und die Batteriezyklusfunktion ist gut. Anschließend diskutieren sie den Einfluss der Porosität, Dichte und elektrochemischen Funktion der Verdichtung auf die Elektrode.

Wie in Abbildung 1 zu sehen, haben sich Graphit und Silizium nach der Verdichtung nicht wesentlich verändert, lediglich die Beschichtung ist dichter. Die Polplatte wird in eine elektrochemische Halbbatteriedetektionsfunktion umgewandelt, und aus Fig. 2 geht hervor, dass: (1) der Kompaktdruck erhöht wird, die Elektrodenporosität abnimmt, die Dichte erhöht wird, das Volumenverhältnis der Kapazität ist hinzugefügt.

(2) Ununterbrochen beträgt die RAM-Porosität etwa 72 %, mehr als 60 % der SM-Elektrode. Darüber hinaus ist die RAM-Elektrode schwieriger, erreicht 35% Porosität, die RAM-Elektrode benötigt 15 T / cm2 Druck, während der SM-Pol nur 5 t / cm2 beträgt. Dies liegt daran, dass die Graphenfolie schwierig ist und der RAM-Stab an der graphitähnlichen Struktur haftet und schwieriger zu verdichten ist.

(3) Gemäß dem vollständigen Lithium-Silizium-Volumen beträgt das Volumen mehr als 193 % der spezifischen Kapazität des Rechnungsvolumens. Unter der Verdichtung von 20 T / cm2 ist die volumenspezifische Kapazität am größten, und die Porosität der RAM- und SM-Elektrode wird in 34%, 27% unterteilt, und die entsprechende volumenspezifische Kapazität beträgt 1300 mAh / cm3, 1400 mAh / cm3. Andere fanden auch heraus, dass extrem ausgehungerte Lösungen verdichtet wurden, um die Fahrradfunktionalität zu verbessern.

Wenn der polare Film verdichtet wird, können das Bindemittel und die Teilchen des lebenden Materials bei der Reibungskraft zwischen den Teilchen brechen, und sogar das Bindemittel selbst bindet, wodurch die polare mechanische Stabilität verschlechtert wird, Zyklusfunktionsrisse (Fig. 4A). Der Reifeprozess dauert 2 bis 3 Tage in einer Umgebung mit 80 % Luftfeuchtigkeit, in der das Bindemittel verlagert und besser in die Oberfläche der lebenden Materialpartikel gepflastert wird und mehr Stimmung aus dem Kopf setzt.

Anderenfalls wird die Kupferfolie angegriffen, die Kupferfolie bildet die chemischen Cu(OC(=O)-R) 2 -Bindungen, und die Bindungskraft wird hinzugefügt, und die Beschichtung fällt ab. Somit löst die Reifung die Fähigkeit, eine Stabilitäts- und Zyklusfunktion herzustellen. Die Gefügeveränderung des Streu-Verdichtungs-Reifestadium-Prozesses ist in Bild 4c dargestellt, Verdichtung führt zum Bruch des Binders, die Zyklenfestigkeit wird variiert, während die Binderverlagerung vom Kopf zum Kopf anhaftet, die Elektrodenmikrostruktur verändert sich, Verbesserung der mechanischen Stabilität, Fortschritt der entsprechenden Zirkulationsfunktion.

Wenn Sie zuerst das extreme Netz lösen, dann kompakt, wird die polare Zirkulationsfunktion verbessert, aber die Verwendung ist nicht klar (Abbildung 4B). Denn die Reifung erhöht die mechanische Stabilität des Pfahles, die anschließende Verdichtung hat jedoch die Verbindung des Bindemittels zerstört. Somit ist die siliziumbasierte Elektrode, um die Zirkulationsfunktion zu verbessern, das Schüttgut groß, die polare Porosität hoch, aber um die volumetrische Energiedichte zu verbessern, wird die Verdichtungspolarscheibe gesenkt, die Anforderung ist zu lösen Elektrodenmikrostruktur verbessern.

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