シリコンカーボン複合アノード材料とは何ですか?
シリコンは半導体構造材料であるため、シリコン電極材料中のリチウムイオンの拡散速度を高めるために、シリコン材料の伝导性を改善する必要があります。現在、業界は成熟した炭素材料を選択しています。複合シリコンにさまざまな形の炭素材料を使用して、均一な導電性ネットワーク構造を形成し、導電性の高いシリコン-炭素負極材料を形成します。良い接着と高い化学的安定性。
ただし、シリコンカーボン複合アノード材料は、主に次の2つの側面で使用するのが非常に難しい材料です。1.充电および排出プロセス中に、シリコンの量は100% 〜300% 拡大しますが、グラファイト材料は约10% であり、そのため、シリコン-カーボン負極の膨張と収縮により、負極材料の粉末化が発生し、バッテリーの耐用年数に深刻な影響を及ぼします。2.シリコンは半導体であり、その導電率はグラファイトよりもはるかに悪く、リチウムイオン脱インターカレーションプロセス中に大きな不可逆性をもたらし、それによって最初のクーロン効率が低下します。電解質とLiソースが多すぎるでしょう、その直接的な効果は、バッテリーサイクルの寿命を悪化させることでもあります。
シリコンカーボン複合アノード材料が必要なのはなぜですか?
ご存知のように、バッテリーのエネルギー密度を継続的に改善することは、リチウムバッテリー業界の技術研究所の絶え間ない方向性です。現在のリチウム電池材料システムでは、負極材料は主にグラファイト材料 (主に人工グラファイトと天然グラファイト) です。バッテリーの理論的設計プロセスでは、その達成可能なエネルギー密度が基本的に完全に利用されています。したがって、現在のグラファイト負極材料は、バッテリーのエネルギー密度を改善する上で明らかなボトルネックに直面しています。
グラファイト負極材料と比較して、シリコンベースの負極材料はエネルギー密度に明らかな利点があります。グラファイトの理論上のエネルギー密度は372 mAh/gですが、シリコン負極の理論上のエネルギー密度は10倍、最大4200 mAh/gです。したがって、シリコン-カーボン負極を適用すると、バッテリー内の活性物質の含有量を増やすことができるため、単一のバッテリーセルの容量を大幅に増やすことができます。これは、シリコン炭素複合アノード材料がリチウム電池分野にますます関心を持っている重要な理由でもあります。
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