充電リチウム電池の負極材料の膨張は克服が難しい、米中R<000000>Dチームの新しい方法

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

海外メディアの報道によると、シリコンはエネルギー密度が高いため、リチウムイオン電池の負極材料として非常に魅力的となっている。 ただし、充電期間中、セル内のシリコンがリチウムと相互作用すると、膨張収縮は 300% に達する可能性があります。 そして時間が経つにつれて、バッテリーの性能が大幅に低下し、ショートし、最終的にはバッテリーが廃棄されることになります。

上記の欠点を改善し、電池のエネルギー密度を全体的に維持するために、現在、リチウムイオン電池のアノードには一酸化ケイ素（SiOx、X≈1）が使用されています。 シリコン系酸化物陽極の適用性が非常に高く、サイクル性能も向上しています。 しかし、この材料は依然として体積変化を防ぐことはできず、導電性も弱いです。

上記の技術的問題に対処するために、多数の研究が行われてきました。 本日、我が国と米国の研究チームが研究結果を発表し、新たな改善方法を2つ発見しました。 米国チームの研究成果：非接着性シリカ酸化物/炭素複合体 ケンタッキー大学（UNIVERSITYE）研究チームは、シリコンベースの酸化物粒子とクラフトリグニンを混合した後、リチウムイオン電池の電極を作るための高性能な非結合シリコンベースの酸化物/炭素複合体（バインダーフリーシリカ酸化物/炭素複合体）を合成しました。

熱処理後、リグニンは導電体（ConductiveMatrix）を形成し、多数のシリコンベースの酸化物粒子を収容して電子伝導性と接続性を確保し、リチウム化/脱リチウム化時のリチウム化/脱オデンテーション反応に適応することができます。 音量変更。 この材料では、従来のバインダーや導体を使用する必要がありません。

複合材料で作られた電極の性能は極めて優れています。 体積変化率が比較的小さいシリコン系酸化物電極（160％）と比較すると、機械的電気化学特性が優れており、フェルボンマトリックスが大きく、体積変化に適応できます。 私たちのチームの研究結果：マイクロ SiOx / C Cabens (コアシェル) 複合体、我が国の研究チームは、マイクロ SiOx / C コアシェル複合体を調製するための効率的なソリューションを開発しました。

研究グループは、クエン酸とシリコンベースの酸化物をボールミルで混合して炭素を作り、続いてテクスチャ加工された SiOx / C コア シェル複合体、SiOx マイクロ コアとクエン酸炭素 CONFORMALCARBONSHELL を作成しました。 カーボンシェルはシリコン系酸化物の電気伝導性を大幅に向上させ、リチウム化/脱リチウム反応に適応した体積変化を実現します。 SiOx / C複合体で作られた電極は1296個です。

3mAh/gで、COMBICEFFICIENCYは99.8%と高く、容量維持率は65.1%(843.

5mAh/g）の充放電を200回繰り返した後です。 研究チームによれば、この複合体の放電効率は非常に優れているという。 この方法は大量生産が可能で、コスト効率が良く、SiOx / C複合複合体から作られた高性能の陽極材料を生産することができます。