Το υλικό ανόδου του πυριτίου-άνθρακα είναι ένας νέος τύπος υλικού ανόδου της μπαταρίας λιθίου που συνδυάζει υλικά πυριτίου με υλικά άνθρακα διαφορετικών δομών . Ο πυρήνας του βρίσκεται στα συμπληρωματικά πλεονεκτήματα του πυριτίου και του άνθρακα, τα οποία ενισχύουν σημαντικά την απόδοση της μπαταρίας {{2} εδώ είναι μια λεπτομερής εισαγωγή και τα πλεονεκτήματα του:
1. ιδιότητες και αρχές υλικού
Υλικά πυριτίου υψηλής χωρητικότητας
Η θεωρητική ειδική ικανότητα του πυριτίου είναι τόσο υψηλή όσο 4200 mAh/g, η οποία είναι πάνω από 10 φορές εκείνη των παραδοσιακών αρνητικών ηλεκτροδίων γραφίτη (372 mAh/g), ενισχύοντας σημαντικά την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών . Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης, το πυρίτιο υφίσταται ένα ρυθμό όγκου έως 300%, που οδηγεί εύκολα σε τη συγκρότηση της δομής και του μικρού κύκλου έως 300%. ζωή .
Σταθερά υλικά άνθρακα
Τα υλικά άνθρακα (όπως ο γραφίτης, το γραφένιο, οι νανοσωλήνες άνθρακα) έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, δομική σταθερότητα και καλή ευελιξία, με ρυθμό επέκτασης όγκου μικρότερο από 10%. Το αγώγιμο δίκτυό τους μπορεί να ανακουφίσει τα μονωτικά ελαττώματα του πυριτίου και ταυτόχρονα, μέσω των φυσικών αποθεμάτων, αναστέλλουν τον όγκο της επέκτασης του πυριτίου {}}}.
Σχεδιασμός σύνθετης δομής
Με νανοκρυσταλλοποιητικά σωματίδια πυριτίου (όπως 10-50 nm) και ομοιόμορφα διασκορπίζοντας τα στη σταθερή μήτρα άνθρακα, μια δομή πυρήνα ή ένα πορώδες πλαίσιο άνθρακα σχηματίζεται {{2} αυτό όχι μόνο διατηρεί την υψηλή ικανότητα πυριτίου, αλλά χρησιμοποιεί επίσης τη σταθερή δομή των υλικών άνθρακα {3} για παράδειγμα: Παράδειγμα:
Δομή κελύφους κρόκου: Ο πυρήνας του πυριτίου περιβάλλεται από ένα κοίλο κέλυφος άνθρακα, αφήνοντας χώρο για επέκταση, μειώνοντας τον ρυθμό επέκτασης του όγκου από 300% σε 120% .
Μέθοδος εναπόθεσης αερίου φάσης (CVD): εναπόθεση άμορφου πυριτίου στην επιφάνεια γραφίτη και στη συνέχεια επικάλυψη με στρώμα άνθρακα για να σχηματίσει ένα ομοιόμορφο και πυκνό σύνθετο υλικό, βελτιώνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής του κύκλου .