Con el rápido desarrollo de la tecnología de las baterías, silicio se convierte gradualmente en un material de electrodo potencialmente negativo. Ya en la década de 1970, la gente descubrió la reacción electroquímica entre litio (Li) y silicio elemental (Si). Mediante el procesamiento con un molino de molienda, por ejemplo, un molino de bolas, el silicio se puede utilizar bien en electrodos negativos de baterías.
El potencial de reacción de la aleación de litio y silicio (LixSi, 0 < x ≤ 4,4) disminuye con el aumento del grado de litiación. Debido a sus excelentes propiedades, el silicio ha atraído una gran atención de la academia y la industria como la próxima generación de materiales para electrodos negativos. Sin embargo, no podemos utilizar silicio puro o silicio de alto contenido como electrodo negativo de la batería directamente. ¿Por qué? Analicémoslo a continuación:
Razones por las que no se puede utilizar silicio puro o silicio de alta pureza como electrodo negativo
1. El problema de la expansión del volumen
El volumen del silicio cambia en más de 280% cuando está completamente litiado. El proceso de inserción del litio es como soplar aire en un tubo desinflado. globoA medida que aumenta el contenido de gas, el globo continúa expandiéndose. El proceso de eliminación de iones de litio es como el de desinflado de un globo y el volumen vuelve a su tamaño original.
Sin embargo, como partícula sólida, el silicio no tiene una buena deformación elástica como un globo. Las partículas de silicio, con una expansión y contracción continuas, es muy probable que provoquen grietas y pulverizaciones graves en el material del ánodo y la capa del electrodo. En esta situación, se formará una nueva interfaz entre el material del ánodo y el electrolito, lo que tendrá un impacto negativo en el consumo de electrolito y el espesor del SEI.
2.El problema de la conductividad eléctrica
La conductividad electrónica del silicio de alta pureza (< 10-5 S/cm) y la tasa de difusión de iones de litio en silicio (10−14—10−13 centímetro2/s) son mucho más bajas que las del grafito. La conductividad electrónica afectaría la transmisión de electrones en el material del ánodo, por lo que una buena red conductora es de suma importancia. Además, la conductividad iónica afectaría el proceso de incrustación y extracción de iones de litio y acortaría la distancia de transmisión.
Entonces, ¿cómo solucionar este problema? La respuesta es combinar silicio y grafito.
La adición de grafito al material de silicio permite amortiguar el cambio de volumen del electrodo compuesto integral. En condiciones de bajo contenido de silicio (aproximadamente 20%), los principales sitios de reacción para la formación de la interfaz electrolítica sólida (SEI) son proporcionados por partículas de grafito. La adición de grafito al silicio puede mejorar la difusividad del electrodo y mejorar la procesabilidad en la fabricación de electrodos, con lo que se obtendría una mayor densidad energética.
Perspectiva de aplicación del silicio procesado mediante molino de molienda en el electrodo negativo de la batería
Debido a su alta capacidad específica teórica y densidad de energía, el silicio puede mejorar significativamente el rendimiento de la batería. Los materiales de electrodos negativos a base de silicio, como el óxido de silicio recubierto de carbono, el nanocarbono de silicio, el nanoalambre de silicio y la aleación de silicio amorfo, tienen una amplia aplicación en los campos de baterías de potencia, baterías de almacenamiento de energía y baterías de consumo en la actualidad. En el futuro, el material de electrodos negativos a base de silicio se convertirá en el foco de atención de la industria de las baterías y alcanzará una aplicación comercial a gran escala.
El silicio utilizado en los materiales de los electrodos negativos de la batería se encuentra principalmente en forma nanométrica, y podemos obtener nanopolvo de silicio mediante un molino de molienda, por ejemplo: molino de bolas. Al mismo tiempo, para mejorar el rendimiento electroquímico del material de electrodo negativo de silicio, es necesaria la modificación del silicio. Como fabricante profesional de equipos de polvo, Qingdao Epic Powder Machinery Co., Ltd. puede producir Sistema de modificación de revestimiento de superficie y molino de bolas Para el procesamiento de silicio. Si tiene alguna necesidad o pregunta relacionada, comuníquese con nosotros. Epopeya de Qingdao.
A continuación se muestran fotografías para su referencia.
