Uglerodli{0}}Litiy-ionli batareyalarda-qoplangan mis folga qoʻllanilishi

Yangi energiya vositalari sektorining jadal rivojlanishi bilan litiy{0}}ionli ikkilamchi batareyalarda yuqori energiya zichligiga talab ortib bormoqda. Batareyalarning o'ziga xos energiyasini yaxshilash nafaqat elektr transport vositalarini haydash oralig'iga foyda keltiradi, balki yuqori xarajatlar bilan bog'liq mavjud muammoni sezilarli darajada engillashtirishi mumkin. Litiy{3}}ionli batareyalarning energiya zichligi oshib borar ekan, yuqori{4}}nikel katodlarning kremniy-uglerod anodlari bilan birikmasi keyingi avlod yuqori-energiyali-zichlikdagi lityum batareyalarni{{9} yaratish uchun standart konfiguratsiyaga aylandi. Biroq, silikon zaryadlash va tushirish davrlarida sezilarli hajmdagi o'zgarishlarga duchor bo'ladi, bu faol material zarrachalarining maydalanishiga, o'tkazgichlar bilan aloqa nuqtalarining yo'qolishiga va hatto oqim kollektoridan ajralib ketishiga olib keladi. Bu kremniyli uglerod anodlarining quvvati tez pasayib, aylanish muddatini qisqartiradi, bu esa ularning litiy{13}}ionli batareyalarda qo‘llanilishiga to‘sqinlik qiladi.

Kremniy{0}}uglerodli anod materiallarini ishlab chiqish uzoq vaqtdan beri litiy-ionli akkumulyatorlarni tadqiq qilishda diqqat markazida boʻlib kelgan, asosan materialning oʻzini optimallashtirish va oʻzgartirishga qaratilgan. Bu kremniy materialining zarracha hajmi va tuzilishini, shuningdek, kremniy-uglerod birikmasining tuzilishi va usullarini optimallashtirishni o'z ichiga oladi. Kremniy-uglerodli anod materiallarini amaliy qoʻllashga erishish uchun elektrod va hatto akkumulyatorni loyihalash va ishlab chiqarish jarayonlarini optimallashtirish tobora koʻproq eʼtibor va izlanishlarni jalb qilmoqda. Misollar, o'tkazuvchan moddalarni optimallashtirish, atala jarayonida ishlatiladigan bog'lovchi moddalar, qoplama maydoni zichligi, siqilish zichligi, elektrolitlar tarkibi va hosil bo'lish jarayonlarini o'z ichiga oladi.

Elektrodning hal qiluvchi komponenti sifatida mis folga hosil bo'lgan elektronlarni yig'ish va oqim hosil qilish uchun ularni tashqi kontaktlarning zanglashiga olib o'tish paytida salbiy elektrod faol moddasini qo'llab-quvvatlaydi. Agar faol material va mis folga orasidagi yopishish etarli bo'lmasa, kremniy{1}}uglerod zarralari aylanish jarayonida katta hajmdagi o'zgarishlar tufayli mis folga osongina ajralib chiqishi mumkin, bu esa siklning yomon ishlashiga olib keladi. Batareyalarning ishlash muddatini yaxshilash uchun ushbu tadqiqot batareyalarni quvvatlantirish uchun o'tkazuvchan uglerod qatlami bilan qoplangan mis folga qo'llaniladi. Stacking jarayonidan foydalanib, 9,5 Ah qopli quvvat xujayralari katod sifatida uchlik materialdan va anod sifatida silikon oksid-karbon kompozitidan ishlab chiqarildi. Oddiy ikki tomonlama silliq mis folga bilan solishtirganda uglerod-qoplamali mis folganing tezligi qobiliyatiga, yuqori/past{9}}harorat ko‘rsatkichlariga va hujayralarning sikl ishlashiga ta'siri o‘rganildi.

Tajribalarimizda yalang folga asosidagi uglerodli qoplamali mis folga-foydalandik, har ikki tomoni oʻtkazuvchan uglerod va qatron biriktiruvchi bilan qoplangan. Bu oqim kollektorining o'tkazuvchanligini oshirishga xizmat qiladi, yaxshi kontakt qarshiligini ta'minlaydi, shu bilan birga faol material va oqim kollektori o'rtasidagi yopishqoqlikni oshiradi va shu bilan batareyaning ishlash muddatini yaxshilaydi. Ikki tomonlama silliq mis folga, uglerod-qoplamali mis folga va elektrod varaqlarining SEM tasvirlari-ikki tomonlama silliq mis folga yuzasi tekis ekanligini ko‘rsatadi. Uglerod-qoplamali mis folga yuzasida o‘tkazuvchi uglerod zarralari bir tekis taqsimlangan bo‘lib, zarracha diametri taxminan 15-20 nm bo‘lib, qatron yopishtiruvchi bilan bir-biriga bog‘langan sferik{13}} tuzilishga ega. Sirt bo'sh va gözenekli bo'lib, faol materialning joriy kollektorga yopishishini samarali ravishda kuchaytiradi. Bundan tashqari, faol material va oqim kollektori o'rtasidagi aloqa maydoni ortadi, bu elektrod varag'ining kontakt qarshiligini kamaytirishga yordam beradi. SiO-C anod qatlamining sirti va kesma tuzilishini kuzatish zarrachalarning bir xil taqsimlanishini ko'rsatadi, zarrachalar siqilish zichligi 1,6 g/cc bo'lganida sinmasdan saqlanib qoladi.

Turli xil mis plyonkalar yordamida tayyorlangan manfiy elektrod plitalarining asosiy parametrlari shuni ko'rsatadiki, uglerod{0}}qoplamali mis folga yordamida varaqning tozalanish chidamliligi ikki tomonlama silliq mis folga bilan solishtirganda sezilarli darajada oshadi, elektrod qatlamining qarshiligi esa kamayadi. Bu uglerod qoplama qatlami faol material va oqim kollektori o'rtasidagi aloqa maydonini oshirishi, elektrod varag'ining elektron o'tkazuvchanligini yaxshilashi va faol material va oqim kollektori o'rtasidagi aloqa qarshiligini kamaytirishi mumkinligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, qatron biriktiruvchisini o'z ichiga olgan uglerod qatlami faol material va oqim kollektori o'rtasidagi bog'lanishni mustahkamlovchi o'tish qatlami sifatida ishlaydi.

Turli xil mis plyonkalar bilan ishlangan 9,5 Ah qopli hujayralarning qisman elektrokimyoviy ishlash ma'lumotlari, jumladan, ochiq kontaktlarning zanglashiga olib kelishi, o'zgaruvchan tokning ichki qarshiligi, teskari quvvati, boshlang'ich zaryad-zaryati samaradorligi va katodning o'ziga xos sig'imdan foydalanishi 10 ta namuna nuqtasidan o'rtacha o'lchash yo'li bilan olingan. Taqqoslash shuni ko'rsatadiki, uglerod{5}}qoplamali mis folga qo'llangan hujayraning o'zgaruvchan tokning ichki qarshiligi ikki tomonlama silliq mis folga-bo'lgan hujayranikidan pastroqdir. Buning sababi, birinchi navbatda, uglerod bilan qoplangan mis folga bilan ishlangan elektrod plitasi-pastki qarshilikka ega va shu bilan hujayraning umumiy kontakt qarshiligini pasaytiradi. Uglerod bilan qoplangan mis folga yordamida hujayraning oʻziga xos quvvati-ikki tomonlama silliq mis folga-bilan yacheykaga qaraganda bir oz pastroq (0,5 mAh/g). Bunga uglerod qoplamining kiritilishi sabab boʻlishi mumkin, bu esa litiy ionlarining ozgina aralashuviga, baʼzi litiy ionlarini isteʼmol qilishga va hujayraning qaytarilmas sigʻimini oshirishga olib keladi.

Xona haroratida har xil tezlikda ikki turdagi mis folga bilan yig'ilgan sumka hujayralarining tushirish egri chiziqlari shuni ko'rsatadiki, tushirish tezligi oshgani sayin, har ikkala hujayra turining tushirish platosi pasayadi va tushirish quvvati asta-sekin kamayadi. Bo'shatish tezligi 4C ga etganida sezilarli pasayish burilish nuqtasi paydo bo'ladi. Buning asosiy sababi shundaki, zaryadsizlanish oqimining oshishi bilan litiy ionlari elektronlarni ajratgandan so'ng, darhol anodni tark eta olmaydi va elektrolitga tarqalib, litiy ionlari kontsentratsiyasining sezilarli gradientini yaratadi. Bu litiy ionlarining katodga qaytishi uchun zarur bo'lgan elektrod potentsialini oshiradi, bu hujayradagi ichki bosimning oshishiga va natijada tushirish platosining pasayishiga olib keladi. Yuqorida aytib o'tilgan zaryadsizlanish tezligi egri chiziqlarini va turli stavkalarda tushirish qobiliyatini ushlab turish tezligini solishtirganda, ikkita hujayra turining zaryadsizlanish platolari bir xil tezlikda bir xil bo'ladi. past narxlarda (<3C), the discharge capacity retention rates of the two cell types largely overlap. When the discharge rate increases to 4C and 5C, the discharge capacity retention rate of the carbon-coated copper foil cell is slightly higher than that of the double-sided smooth copper foil cell. This is primarily related to the carbon coating enhancing the conductivity of the cell and reducing contact resistance.

Xona haroratida 1C/1C zaryad-bo‘shatish sharoitida ikki turdagi mis folga bilan yig‘ilgan qop hujayralarining sikl egri chiziqlari shuni ko‘rsatadiki, 300 sikldan so‘ng uglerod bilan qoplangan mis folga xujayrasi uchun sig‘imni ushlab turish darajasi-89,5%, ikki tomonlama silliq mis folga{{7} uchun 84,2% ni tashkil qiladi. Uglerodli qoplamali mis folga xujayrasining aylanish barqarorligi-ikki tomonlama silliq mis folga xujayrasiga nisbatan sezilarli darajada yaxshilangan. Bu foyda ikkita asosiy jihatdan kelib chiqadi: birinchidan, mis folga yuzasida qoplangan Supero'tkazuvchilar uglerod qatlami faol material va mis folga o'rtasidagi aloqa maydonini oshiradi va gözenekli sirt tuzilishi faol material uchun ko'proq aloqa joylarini ta'minlaydi, joriy kollektor bilan o'zaro ta'sirni kuchaytiradi; ikkinchidan, uglerod qoplamasida qatron biriktiruvchining mavjudligi faol material va mis folga orasidagi yopishqoqlikni yanada kuchaytiradi. Bu kremniy asosidagi anodlarda zarrachalarning bir necha sikldan keyin katta kengayish tezligi-bilan faol moddaning maydalanishi hodisasini sezilarli darajada bostiradi va shu bilan batareyaning ishlash muddatini samarali uzaytiradi.

(1) SiO-C anod elektrod varag‘ining siqish kuchini oshiradi va uning qarshiligini pasaytiradi.
(2) Yuqori/past{1}}harorat unumdorligi va tezligini yaxshilaydi, lekin sezilarli darajada emas.
(3) Kremniyga asoslangan{1}}batareyalarning sikl unumdorligini samarali oshiradi. Ikki tomonlama silliq mis folga bilan solishtirganda, 300 tsikldan so'ng 1C zaryadlash/zaryadlash tezligida sig'imni ushlab turish darajasi 5,2% ga yaxshilandi.

Ma'lumotnomalar

Xitoy milliy bilim infratuzilmasi (CNKI)
Silikon{0}}asosli litiy-akkumulyatorlarda uglerod bilan qoplangan mis folga tadqiq qilish va qo‘llash
Shaanxi Coal Chemical Industry Technology Research Institute Co., Ltd.
Shen Xiaohui

BIZNING TEXNIK JAMOASIGA BO'LING

Mahsulotimiz havolasiga tashrif buyurishingiz mumkinhttp://www/carbon-qoplangan-folga/uglerod-qoplangan-mis{4}}folga/o'tkazgich-uglerod-qoplangan-mis-folga.htmlbatafsil ma'lumot uchun