مع التطور السريع لتكنولوجيا البطاريات، السيليكون يتحول تدريجيًا إلى مادة قطب كهربائي سالب محتمل. منذ سبعينيات القرن العشرين، اكتشف الناس التفاعل الكهروكيميائي بين الليثيوم (Li) والسيليكون العنصري (Si). ومن خلال المعالجة بواسطة مطحنة الطحن، على سبيل المثال: مطحنة الكرات، يمكن استخدام السيليكون بشكل جيد في الكهروستاتيك السالب للبطارية.
تقل إمكانية تفاعل سبيكة الليثيوم والسيليكون (LixSi، 0 < x ≤ 4.4) مع زيادة درجة الليثيوم. ونظرًا لخصائصه الممتازة، فقد اجتذب السيليكون اهتمامًا واسع النطاق من الأوساط الأكاديمية والصناعية باعتباره الجيل التالي من مواد الأقطاب السالبة. ومع ذلك، لا يمكننا استخدام السيليكون النقي أو السيليكون عالي المحتوى كقطب سالب للبطارية بشكل مباشر. لماذا؟ دعنا نحللها أدناه:
أسباب عدم إمكانية استخدام السيليكون النقي أو السيليكون عالي النقاء كقطب سالب
1. مشكلة التوسع الحجمي
يتغير حجم السيليكون بمقدار يزيد عن 280% عندما يتم تغليفه بالكامل بالليثيوم. تشبه عملية إدخال الليثيوم نفخ الهواء في علبة مفرغة من الهواء. بالونمع زيادة محتوى الغاز، يستمر البالون في التمدد. في حين أن عملية إزالة أيونات الليثيوم تشبه تفريغ البالون، ويعود الحجم إلى حجمه الأصلي.
ومع ذلك، نظرًا لكون السيليكون جسيمًا صلبًا، فإنه لا يتمتع بتشوه مرن جيد مثل البالون. ومن المرجح جدًا أن تتسبب جزيئات السيليكون، مع التمدد والانكماش المستمر، في حدوث تشققات وتفتيت خطير لمادة الأنود وطبقة القطب. وفي ظل هذا الوضع، ستتشكل واجهة جديدة بين مادة الأنود والإلكتروليت، مما سيؤدي إلى تأثير سلبي على استهلاك الإلكتروليت وسمك SEI.
2.مشكلة التوصيل الكهربائي
الموصلية الإلكترونية للسيليكون عالي النقاء (< 10-5 S/cm) ومعدل انتشار أيونات الليثيوم في السيليكون (10-14—10-13 سم2/s) أقل بكثير من تلك الموجودة في الجرافيت. تؤثر الموصلية الإلكترونية على انتقال الإلكترونات في مادة الأنود، لذا فإن الشبكة الموصلة الجيدة لها أهمية قصوى. علاوة على ذلك، تؤثر الموصلية الأيونية على عملية تضمين واستخراج أيونات الليثيوم وتقصير مسافة النقل.
إذن، كيف يمكننا حل هذه المشكلة؟ الجواب هو الجمع بين السيليكون والجرافيت.
إن إضافة الجرافيت إلى مادة السيليكون قادرة على تخفيف تغير حجم القطب المركب المتكامل. في ظل ظروف المحتوى المنخفض من السيليكون (حوالي 20%)، يتم توفير مواقع التفاعل الرئيسية لتكوين واجهة الإلكتروليت الصلبة (SEI) بواسطة جزيئات الجرافيت. إن إضافة الجرافيت إلى السيليكون يمكن أن يحسن من انتشار القطب ويحسن قابلية المعالجة في تصنيع القطب، وبالتالي يتم الحصول على كثافة طاقة أعلى.
آفاق تطبيق السيليكون المعالج بواسطة مطحنة الطحن في القطب السالب للبطارية
بفضل السعة النظرية النوعية العالية وكثافة الطاقة، يمكن للسيليكون تحسين أداء البطارية بشكل كبير. تتمتع مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون، مثل أكسيد السيليكون المغلف بالكربون، وكربون السيليكون النانوي، وسلك السيليكون النانوي، وسبائك السيليكون غير المتبلور، بتطبيق واسع النطاق في مجالات بطاريات الطاقة، وبطاريات تخزين الطاقة، وبطاريات المستهلك الآن. في المستقبل، ستصبح مواد الأقطاب السالبة القائمة على السيليكون محور صناعة البطاريات وتحقق تطبيقات تجارية واسعة النطاق.
السيليكون المستخدم في مواد الأقطاب السالبة للبطارية يكون بشكل أساسي في شكل نانوي، ويمكننا الحصول على مسحوق السيليكون النانوي من خلال مطحنة الطحن، على سبيل المثال: مطحنة الكرة. في الوقت نفسه، من أجل تحسين الأداء الكهروكيميائي لمادة القطب السالب للسيليكون، فإن تعديل السيليون أمر ضروري. بصفتنا شركة مصنعة محترفة لمعدات المسحوق، شركة تشينغداو إبيك لآلات المساحيق المحدودة. يمكن أن تنتج نظام تعديل طاحونة الكرات وطلاء السطح لمعالجة السيليكون. إذا كانت لديك أي احتياجات أو أسئلة ذات صلة، يرجى الاتصال بنا ملحمة تشينغداو.
فيما يلي صور للرجوع إليها.
