時間:2024-08-09 17:22:11來æºï¼šé‰…大LARGE
ã€€ã€€ç”±äºŽç¡…åŸºè² æ¥µææ–™å…·æœ‰å¾ˆé«˜çš„é‡é‡æ¯”容é‡å’Œé«”ç©æ¯”容é‡ï¼Œå› æ¤ç™¼å±•ç¡…åŸºè² æ¥µæ˜¯æé«˜é‹°é›¢åé›»æ± èƒ½é‡å¯†åº¦çš„æœ€æœ‰æ•ˆçš„æ–¹æ³•之一。然而,作為活性物質,硅在充電/放電周期內æ’入和脫出鋰時,體ç©è®ŠåŒ–é”到270%,循環壽命差。這個體ç©è†¨è„¹æœƒå°Žè‡´ï¼š(1)ç¡…é¡†ç²’çš„ç²‰ç¢Žï¼Œä»¥åŠæ¶‚層從銅集æµé«”ä¸åˆ†é›¢;(2)固體電解質(SEI)膜在循環éŽç¨‹ä¸ä¸ç©©å®šæ€§ï¼Œé«”ç©è†¨è„¹ä½¿SEIç ´è£‚å¹¶å†ä¸æ–·å復形æˆï¼Œå°Žè‡´é‹°é›¢åé›»æ± çš„å¤±æ•ˆã€‚
ã€€ã€€å£“å¯¦å·¥åºæœƒä½¿å›ºç›¸æŽ¥è§¸æ›´ç·Šå¯†ï¼Œæé«˜æ¥µç‰‡çš„é›»å傳輸性能。但是,å”éš™çŽ‡å¤ªä½Žåˆæœƒå¢žåР鋰離å傳輸阻力,和電極/電解液界é¢é›»è·è½‰ç§»é˜»æŠ—,å€çŽ‡æ€§èƒ½è®Šå·®ã€‚ä¸€èˆ¬ï¼ŒçŸ³å¢¨é›»æ¥µå”隙率優化控制在20%-40%ï¼Œè€Œç¡…åŸºé›»æ¥µï¼Œå£“å¯¦åŽæ€§èƒ½è®Šå·®ï¼Œé€™äº›æ¥µç‰‡é€šå¸¸å”隙率60%-70%,高å”éš™çŽ‡èƒ½å¤ å”èª¿ç¡…åŸºææ–™çš„é«”ç©è†¨è„¹ï¼Œç·©æ²–顆粒劇烈變形,減緩粉化和脫è½ã€‚但是,高å”éš™çŽ‡ç¡…åŸºè² æ¥µæ¥µç‰‡é™åˆ¶äº†é«”ç©èƒ½é‡å¯†åº¦ã€‚é‚£ä¹ˆï¼Œé‹°é›»æ± ç¡…åŸºè² æ¥µæ¥µç‰‡è©²å¦‚ä½•åˆ¶å‚™å‘¢?KarkarZç‰äººç ”究了硅電極的制備工è—。
  首先,他們采用了兩種攪拌方å¼åˆ¶å‚™80wt%的硅,12wt%的石墨烯和8wt%çš„CMC電極漿料:(1)SM:常è¦çš„çƒç£¨åˆ†æ•£å·¥è—;(2)RAM:兩æ¥è¶…è²åˆ†æ•£å·¥è—,第一æ¥åœ¨PH3緩沖溶液(0.17M檸檬酸+0.07MKOH)ä¸è¶…è²åˆ†æ•£ç¡…å’ŒCMC,第二æ¥åŠ å…¥çŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡å’Œæ°´ç¹¼çºŒè¶…è²åˆ†æ•£ã€‚
  如圖1aå’Œd所示,å°äºŽçŸ³å¢¨ç‰‡ï¼Œè¶…è²åˆ†æ•£RAMä¿æŒäº†çŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡åŽŸå§‹å½¢è²Œï¼Œç‰‡é•·å¤§äºŽ10μm,與集æµé«”平行分布,涂層å”隙率更高,而SMæ”ªæ‹Œä½¿çŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡æ–·è£‚ï¼ŒçŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡é•·åªæœ‰å¹¾å¾®ç±³ã€‚未壓實的RAM極片å”隙率約72%,大于SM電極的60%。å°äºŽç¡…,兩種攪拌方å¼ç„¡å·®åˆ¥ã€‚ç´ç±³ç‰‡ç‹€çŸ³å¢¨çƒ¯å…·æœ‰è‰¯å¥½çš„é›»å導通能力,RAMåˆ†æ•£ä¿æŒäº†çŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡çš„å®Œæ•´æ€§ï¼Œé›»æ± å¾ªç’°æ€§èƒ½å¥½(圖3aå’Œb)。
  然åŽï¼Œä»–å€‘ç ”ç©¶äº†å£“å¯¦å°é›»æ¥µçš„å”隙率ã€å¯†åº¦ä»¥åŠé›»åŒ–叿€§èƒ½çš„影響。如圖1所示,壓實åŽï¼ŒçŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡å’Œç¡…çš„å½¢è²Œæ²’æœ‰é¡¯è‘—è®ŠåŒ–ï¼Œåªæ˜¯æ¶‚å±¤æ›´åŠ å¯†å¯¦ã€‚å°‡æ¥µç‰‡åˆ¶ä½œæˆåŠé›»æ± æ¸¬è©¦é›»åŒ–å¸æ€§èƒ½ï¼Œå¾žåœ–2å¯çŸ¥ï¼š
  (1)éš¨è‘—å£“å¯¦å£“åŠ›å¢žåŠ ï¼Œé›»æ¥µå”隙率é™ä½Žï¼Œå¯†åº¦å¢žåŠ ï¼Œé«”ç©æ¯”容é‡å¢žåŠ ã€‚
  (2)未壓實極片,RAMå”隙率大約72%,大于SM電極的60%。而且RAMé›»æ¥µå£“å¯¦æ›´åŠ å›°é›£ï¼Œé”到35%å”隙率,RAM電極需è¦15T/cm2壓力,而SM極片åªè¦5T/cm2ã€‚é€™æ˜¯å› ç‚ºçŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡è®Šå½¢å›°é›£ï¼ŒRAMæ¥µç‰‡ä¿æŒäº†çŸ³å¢¨çƒ¯ç‰‡ç‹€çµæ§‹ï¼Œæ›´é›£å£“實。
  (3)便“šå®Œå…¨é‹°åŒ–ç¡…é«”ç©è†¨è„¹193%è¨ˆç®—é«”ç©æ¯”容é‡ã€‚20T/cm2å£“å¯¦ä¸‹ï¼Œé«”ç©æ¯”容釿œ€å¤§ï¼ŒRAMå’ŒSM電極å”隙率分為34%ã€27%ï¼Œå°æ‡‰é«”ç©æ¯”容é‡åˆ†åˆ¥1300mAh/cm3ã€1400mAh/cm3。
  å¦å¤–,他們還發ç¾å£“實極片熟化處ç†èƒ½æ”¹å–„循環性能。極片壓實時,粘çµåŠ‘èˆ‡æ´»ç‰©è³ªé¡†ç²’å¯èƒ½åœ¨é¡†ç²’之間的摩擦力作用下斷裂,甚至粘çµåŠ‘æœ¬èº«éµæ–·è£‚,從而極片機械穩定性變差,循環性能裂化(圖4a)。而熟化éŽç¨‹æ˜¯æŠŠæ¥µç‰‡æ”¾ç½®åœ¨æ¿•度80%的環境下2~3天,在這個éŽç¨‹ä¸ï¼Œç²˜çµåŠ‘æœƒç™¼ç”Ÿé·ç§»ï¼Œæ›´å¥½åœ°é‹ªå±•在活物質顆粒表é¢ï¼Œé‡æ–°å»ºç«‹æ›´å¤šæ›´ç‰¢çš„連接,å¦å¤–,熟化時銅箔會發生è…è•,銅箔與粘çµåБ形æˆCu(OC(=O)-R)2化å¸éµï¼ŒçµåˆåŠ›å¢žåŠ ï¼Œä¹ŸæœƒæŠ‘åˆ¶æ¶‚å±¤è„«è½ã€‚å› æ¤ï¼Œç†ŸåŒ–處ç†èƒ½å¤ æé«˜æ¥µç‰‡ç©©å®šæ€§å’Œå¾ªç’°æ€§èƒ½ã€‚分散-壓實-熟化éŽç¨‹æ¥µç‰‡çš„å¾®è§€çµæ§‹è®ŠåŒ–示æ„圖如圖4c所示,壓實導致粘çµåŠ‘æ–·è£‚ï¼Œå¾ªç’°ç©©å®šæ€§è®Šå·®ï¼Œè€Œç†ŸåŒ–æ™‚ç²˜çµåŠ‘é·ç§»é‡æ–°å»ºç«‹é€£æŽ¥ï¼Œæ¥µç‰‡å¾®è§€çµæ§‹ç™¼ç”Ÿè®ŠåŒ–,機械穩定性æå‡ï¼Œç›¸æ‡‰å¾ªç’°æ€§èƒ½æå‡ã€‚
ã€€ã€€å¦‚æžœå…ˆå°æ¥µç‰‡ç†ŸåŒ–處ç†ï¼Œå†å£“å¯¦ï¼Œæ¥µç‰‡å¾ªç’°æ€§èƒ½æœ‰æ‰€æ”¹å–„ï¼Œä½†æ˜¯æ•ˆæžœä¸æ˜Žé¡¯(圖4b)。這是由于熟化增強了極片機械穩定性,但是隨åŽçš„壓實åˆç ´å£žäº†ç²˜çµåŠ‘çš„é€£æŽ¥ã€‚
ã€€ã€€å› æ¤ï¼Œå°äºŽç¡…基電極,為了æé«˜å¾ªç’°æ€§èƒ½ï¼Œç·©æ²–硅的體ç©è†¨è„¹ï¼Œæ¥µç‰‡å”隙率è¦é«˜ï¼Œä½†æ˜¯ç‚ºäº†æé«˜é«”ç©èƒ½é‡å¯†åº¦ï¼Œå£“實極片é™ä½Žæ¥µç‰‡åŽšåº¦æ™‚ï¼Œéœ€è¦åœ¨é€²è¡Œæ¥µç‰‡ç†ŸåŒ–è™•ç†æ”¹å–„é›»æ¥µå¾®è§€çµæ§‹ã€‚
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