El material del ánodo de silicio-carbono es un nuevo tipo de material de ánodo de batería de litio que combina materiales de silicio con materiales de carbono de diferentes estructuras . Su núcleo radica en las ventajas complementarias de silicio y carbono, lo que mejoran significativamente el rendimiento de la batería . aquí es una introducción detallada y las ventajas de TI::
1. Propiedades y principios del material
Materiales de silicio de alta capacidad
The theoretical specific capacity of silicon is as high as 4200 mAh/g, which is more than 10 times that of traditional graphite negative electrodes (372 mAh/g), significantly enhancing the energy density of batteries. However, during charging and discharging, silicon undergoes a volume expansion rate of up to 300%, which easily leads to the collapse of the electrode structure and a shortened cycle Vida .
Materiales de carbono estables
Los materiales de carbono (como grafito, grafeno, nanotubos de carbono) tienen una alta conductividad eléctrica, estabilidad estructural y buena flexibilidad, con una tasa de expansión de volumen de menos del 10%. Su red conductora puede aliviar los defectos aislantes de la silicio, y al mismo tiempo, a través de efectos de amortiguación física, inhibir el volumen de expansión de silicio .}}}}
Diseño de estructura compuesta
Al nanocristalizar las partículas de silicio (como 10-50 nm) y dispersándolas de manera uniforme en la matriz de carbono, se forma una estructura de núcleo-cáscara o un marco de carbono poroso . Esto no solo retiene la alta capacidad de Silicon, sino que también utiliza la estructura estable de materiales de carbono {}} para el ejemplo:
Estructura de yema-cáscara: el núcleo de silicio está rodeado por una cubierta de carbono hueco, dejando espacio para la expansión, reduciendo la tasa de expansión del volumen de 300% a 120% .
Método de deposición de fase gaseosa (CVD): depositar el silicio amorfo en la superficie del grafito, luego recubrir con una capa de carbono para formar un material compuesto uniforme y denso, mejorando significativamente la vida del ciclo .