Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ pin, silic dần dần trở thành vật liệu điện cực âm tiềm năng. Ngay từ những năm 1970, người ta đã phát hiện ra phản ứng điện hóa giữa liti (Li) và silic nguyên tố (Si). Thông qua quá trình xử lý bằng máy nghiền, ví dụ: máy nghiền bi, silic có thể được sử dụng tốt trong điện cực âm của pin.
Điện thế phản ứng của hợp kim lithium-silicon (LixSi, 0 < x ≤ 4,4) giảm khi mức độ liti hóa tăng. Do các tính chất tuyệt vời của nó, silicon đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ giới học thuật và công nghiệp như là thế hệ vật liệu điện cực âm tiếp theo. Tuy nhiên, chúng ta không thể sử dụng silicon nguyên chất hoặc silicon có hàm lượng cao làm điện cực âm của pin trực tiếp. Tại sao? Chúng ta hãy phân tích bên dưới:
Lý do tại sao silicon nguyên chất hoặc silicon có độ tinh khiết cao không thể được sử dụng làm điện cực âm
1. Vấn đề mở rộng thể tích
Thể tích của silicon thay đổi hơn 280% khi nó được liti hóa hoàn toàn. Quá trình chèn lithium giống như thổi không khí vào một cái xì hơi bóng bay. Khi hàm lượng khí tăng lên, quả bóng tiếp tục giãn nở. Trong khi quá trình loại bỏ ion lithium giống như việc xì hơi của quả bóng, và thể tích trở lại kích thước ban đầu.
Tuy nhiên, là hạt rắn, silicon không có khả năng biến dạng đàn hồi tốt như bóng bay. Các hạt silicon, với sự giãn nở và co lại liên tục, rất có thể gây ra nứt nghiêm trọng và nghiền nát vật liệu anode và lớp điện cực. Trong tình huống này, một giao diện mới giữa vật liệu anode và chất điện phân sẽ được hình thành và sẽ dẫn đến tác động tiêu cực đến mức tiêu thụ chất điện phân và độ dày SEI.
2.Vấn đề về độ dẫn điện
Độ dẫn điện tử của silicon có độ tinh khiết cao (< 10−5 S/cm) và tốc độ khuếch tán của các ion lithium trong silicon (10−14—10−13 cm2/s) thấp hơn nhiều so với graphite. Độ dẫn điện tử sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền electron trong vật liệu anode, do đó, mạng lưới dẫn điện tốt là vô cùng quan trọng. Hơn nữa, độ dẫn ion sẽ ảnh hưởng đến quá trình nhúng và trích xuất ion lithium và rút ngắn khoảng cách truyền.
Vậy, làm thế nào để giải quyết vấn đề này? Câu trả lời là kết hợp silicon và than chì.
Thêm than chì vào vật liệu silicon có thể đệm sự thay đổi thể tích của điện cực tổng hợp tích hợp. Trong điều kiện hàm lượng silicon thấp (khoảng 20%), các vị trí phản ứng chính để hình thành giao diện chất điện phân rắn (SEI) được cung cấp bởi các hạt than chì. Thêm than chì vào silicon có thể cải thiện khả năng khuếch tán của điện cực và cải thiện khả năng gia công trong sản xuất điện cực, do đó sẽ thu được mật độ năng lượng cao hơn.
Triển vọng ứng dụng của silic được xử lý bằng máy nghiền trong điện cực âm của pin
Do có mật độ năng lượng và dung lượng riêng lý thuyết cao, silicon có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin. Vật liệu điện cực âm gốc silicon, chẳng hạn như oxit silicon phủ carbon, nano silicon carbon, dây nano silicon và hợp kim silicon vô định hình, hiện có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực pin điện, pin lưu trữ năng lượng và pin tiêu dùng. Trong tương lai, vật liệu điện cực âm gốc silicon sẽ trở thành trọng tâm của ngành công nghiệp pin và đạt được ứng dụng thương mại quy mô lớn.
Silic được sử dụng trong vật liệu cực âm của pin chủ yếu ở dạng nano, chúng ta có thể thu được bột nano silic thông qua máy nghiền, ví dụ: máy nghiền bi. Đồng thời, để cải thiện hiệu suất điện hóa của vật liệu điện cực âm silicon, cần phải cải tiến silicon. Là nhà sản xuất thiết bị bột chuyên nghiệp, Công ty TNHH Máy móc bột Qingdao Epic. có thể sản xuất máy nghiền bi và hệ thống cải tiến lớp phủ bề mặt để xử lý silicon. Nếu bạn có bất kỳ nhu cầu và câu hỏi liên quan nào, vui lòng liên hệ Sử thi Thanh Đảo.
Dưới đây là hình ảnh để bạn tham khảo.
