Kapasitas spesifik teoretis Si setinggi 4200mAh/g, yang 10 kali lebih tinggi dari kapasitas spesifik teoretis grafit; potensi interkalasi lithium dari Si rendah, yaitu 0,37mV Li/Li+; dan Si adalah unsur paling melimpah kedua di bumi, yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Penghancuran akan terjadi, dan proses produksi nano-silikon sudah matang dan berbiaya rendah, sehingga Si dianggap oleh para peneliti sebagai bahan anoda utama untuk menggantikan grafit di masa depan.

Namun, dalam proses interkalasi dan ekstraksi lithium, volume Si akan mengembang dan menyusut, dan laju perubahannya bisa mencapai 400%. Perubahan tegangan mekanik yang dihasilkan pada proses ini membuat material elektroda negatif runtuh, struktur elektroda tidak stabil, dan film SEI pada permukaan elektroda negatif tidak stabil dan goyah. Selain itu, Si adalah semikonduktor, dan konduktivitasnya rendah, dan ekspansi dan kontraksi nanopartikel Si juga menyebabkannya secara bertahap melepaskan diri dari jaringan transpor elektron dan partikel, yang selanjutnya mengurangi konduktivitasnya. Semua ini sangat membatasi kinerja elektrokimia Si. Bagaimana membatasi perubahan volume Si dan lebih memanfaatkan keunggulan kapasitas Si adalah arah penelitian utama saat ini.

Mekanisme pembentukan film SEI pada bahan anoda berbasis Si

Seperti bahan anoda grafit, bahan anoda berbasis Si juga akan membentuk film SEI pada antarmuka padat-cair selama proses pembentukan. Namun, selama interkalasi dan ekstraksi lithium, perubahan volume dramatis Si menyebabkan film SEI pecah dan terus menerus. dihasilkan, menghasilkan kinerja siklus baterai yang buruk dan efisiensi Coulomb yang rendah. Oleh karena itu, penelitian saat ini berfokus pada bagaimana membatasi perubahan volume Si melalui rekombinasi bahan, sehingga dapat menggunakan keunggulan kapasitas Si.

Dalam banyak penelitian, yang paling terlibat adalah peracikan karbon silikon. Dalam produksi aktual, ada berbagai cara untuk menggabungkan bahan silikon dan bahan karbon. Di antara mereka, struktur yang ideal adalah menggunakan struktur komposit karbon silikon kelongsong dan tertanam untuk membantu Konstruksi membentuk film SEI yang stabil. Misalnya, struktur cangkang inti yang terbentuk setelah pelapisan memiliki efek penyangga tertentu pada ekspansi Si, yang membuat film SEI lebih stabil, dan juga menghambat aglomerasi partikel Si. Hanya jika masalah ekspansi volume Si diselesaikan terlebih dahulu, dan karakteristik kapasitasnya dapat digunakan dengan baik, penelitian lebih lanjut sebagai bahan elektroda akan bermakna.

Ketika kapasitas Si sebagai bahan elektroda negatif digunakan dengan baik, penerapan bahan berbasis Si dalam produksi aktual akan menjadi kenyataan. Dari perspektif proses produksi baterai, dipelajari bahwa sifat-sifat film SEI yang terbentuk dipengaruhi oleh pengontrolan parameter proses pembentukan, dan kemudian meningkatkan Hanya kinerja baterai yang signifikan secara praktis.

Setengah-sel dibuat di laboratorium, menggunakan AFM yang dikombinasikan dengan metode karakterisasi konvensional dan metode pengujian kinerja baterai lithium-ion untuk mengeksplorasi rentang parameter variabel tunggal yang ideal untuk pembentukan film SEI di bawah kondisi perubahan arus formasi, suhu formasi, dan tegangan pemutus saja; Kemudian, dua variabel berbeda digabungkan dalam rentang variabel tunggal optimal yang disebutkan di atas, dan kombinasi variabel dan rentang parameter untuk membentuk film SEI yang lebih ideal di bawah kondisi kombinasi yang berbeda dieksplorasi。

Jika Anda memiliki persyaratan atau pertanyaan apa pun mengenai solusi baterai lithium untuk aplikasi yang Anda inginkan, jangan ragu untuk berkomunikasi dengan tim kami yang berdedikasi kapan saja di marketing@everexceed.com .