Pil teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, silikon kademeli olarak potansiyel negatif elektrot malzemesi haline gelir. 1970'lerin başlarında, insanlar elektrokimyasal reaksiyonu keşfettiler lityum (Li) ve elementel silisyum (Si). Öğütme değirmeni, örneğin bilyalı değirmen ile işleme yoluyla, silisyum pilin negatif elektrotunda iyi kullanılabilir.
Lityum-silikon alaşımının (LixSi, 0 < x ≤ 4.4) reaksiyon potansiyeli, lityumlama derecesinin artmasıyla azalır. Mükemmel özellikleri nedeniyle, silisyum, yeni nesil negatif elektrot malzemeleri olarak akademi ve endüstri tarafından yoğun ilgi görmüştür. Ancak, saf silisyum veya yüksek içerikli silisyumu doğrudan pilin negatif elektrodu olarak kullanamayız. Neden? Aşağıda analiz edelim:
Saf silisyum veya yüksek saflıktaki silisyumun negatif elektrot olarak kullanılamamasının nedenleri
1. Hacim genişlemesi sorunu
Silikonun hacmi tamamen lityumlandığında 280%'den fazla değişir. Lityum yerleştirme işlemi, sönmüş bir şişeye hava üflemek gibidir balon. Gaz içeriği arttıkça balon genişlemeye devam eder. Lityum iyonlarının uzaklaştırılması işlemi bir balonun söndürülmesine benzer ve hacim orijinal boyutuna geri döner.
Ancak, katı parçacık olarak silikon, bir balon gibi iyi elastik deformasyona sahip değildir. Sürekli genleşme ve büzülme ile silikon parçacıklarının, anot malzemesinin ve elektrot tabakasının ciddi şekilde çatlamasına ve toz haline gelmesine neden olma olasılığı çok yüksektir. Bu durumda, anot malzemesi ile elektrolit arasında yeni bir arayüz oluşacak ve bu, elektrolit tüketimi ve SEI kalınlığı üzerinde olumsuz bir etkiye neden olacaktır.
2.Elektriksel iletkenlik sorunu
Yüksek saflıktaki silisyumun (< 10) elektronik iletkenliği-5 S/cm) ve lityum iyonlarının silisyum içindeki difüzyon hızı (10−14—10−13 santimetre2/s) grafitten çok daha düşüktür. Elektronik iletkenlik, anot malzemesindeki elektron iletimini etkiler, bu nedenle iyi bir iletken ağ son derece önemlidir. Dahası, iyonik iletkenlik, lityum iyonlarının gömülmesi ve çıkarılması sürecini etkiler ve iletim mesafesini kısaltır.
Peki, bu sorunu nasıl çözebiliriz? Cevap, silikon ve grafiti birleştirmektir.
Silisyum malzemeye grafit eklemek, integral kompozit elektrodun hacim değişimini tamponlayabilir. Düşük silisyum içeriği (yaklaşık 20%) koşulu altında, katı elektrolit arayüzünün (SEI) oluşumu için ana reaksiyon alanları grafit parçacıkları tarafından sağlanır. Silisyuma grafit eklemek, elektrodun difüzivitesini iyileştirebilir ve elektrot üretiminde işlenebilirliği iyileştirebilir, böylece daha yüksek enerji yoğunluğu elde edilebilir.
Öğütme değirmeni ile işlenen silisyumun akü negatif elektrotunda uygulama olasılığı
Yüksek teorik özgül kapasite ve enerji yoğunluğu nedeniyle, silikon pilin performansını önemli ölçüde iyileştirebilir. Karbon kaplamalı silikon oksit, nano silikon karbon, silikon nano tel ve amorf silikon alaşımı gibi silikon bazlı negatif elektrot malzemeleri, artık güç pili, enerji depolama pili ve tüketici pili alanlarında geniş bir uygulamaya sahiptir. Gelecekte, silikon bazlı negatif elektrot malzemesi pil endüstrisinin odak noktası haline gelecek ve büyük ölçekli ticari uygulama elde edecektir.
Pil negatif elektrot malzemelerinde kullanılan silikon esas olarak nano formdadır, nano silikon gücünü öğütme değirmeni yoluyla elde edebiliriz, örneğin: bilyalı değirmen. Aynı zamanda, silikon negatif elektrot malzemesinin elektrokimyasal performansını iyileştirmek için silionun modifikasyonu gereklidir. Profesyonel bir toz ekipman üreticisi olarak, Qingdao Epic Toz Makineleri Co., Ltd. üretebilir bilyalı değirmen ve yüzey kaplama modifikasyon sistemi silikon işleme için. İlgili herhangi bir ihtiyacınız ve sorunuz varsa lütfen iletişime geçin Qingdao Destanı.
Aşağıda referans olması açısından fotoğraflar bulunmaktadır.
