Análisis comparativo de materiales compuestos de silicio-carbono y ánodo de silicio-oxígeno
Materiales compuestos de silicio-carbono:
Los materiales compuestos de silicio-carbono suelen estar compuestos de una mezcla de materiales de nanosilicio y grafito. Reduciendo el tamaño de partícula de los materiales a base de silicio al nivel del nanómetro, se pueden obtener tamaños de partícula más pequeños y más huecos, haciendo que sea más fácil amortiguar la tensión y la deformación generada por el silicio durante el proceso de inserción y extracción de iones de litio. Además, las nanopartículas pueden acortar la distancia de difusión de los iones de litio y aumentar la capacidad de almacenamiento de litio de los materiales de silicio. La dificultad central del proceso de producción de ánodos de silicio-carbono radica en la preparación de polvo de nano-silicio, y los procesos comunes de producción de nano-silicio incluyen reducción térmica de magnesio, descomposición térmica de silano, plasma de descarga y molienda mecánica.
ánodo de silicio-oxígeno:
Los ánodos de silicio-oxígeno están hechos de una mezcla de óxido de silicio (SiOx) y materiales de grafito. En comparación con los materiales de silicio, la expansión de volumen de óxido de silicio durante la inserción de litio se reduce en gran medida, por lo que el rendimiento del ciclo se mejora considerablemente. El núcleo de los ánodos de silicio-oxígeno es la preparación de SiOx. La mayoría de las empresas sintetizan SiOx a partir de silicio puro y SiO2 para formar un precursor de ánodo de silicio-oxígeno, que luego se prepara a través de una serie de procesos. SiOx también se puede comprar directamente desde el exterior, pero aún debe procesarse antes de que se pueda componer con Grafito artificial para preparar un electrodo negativo de silicio-oxígeno.
La Ruta de la tecnología de electrodos negativos de carbono utiliza principalmente nanosilicio. El tamaño de partícula pequeño puede mejorar el cambio de volumen de materiales a base de silicio durante la carga y descarga, y los materiales de silicio a nanoescala tienen tamaños de partícula más pequeños y más espacios, que puede amortiguar más fácilmente la tensión y la deformación generada por el silicio durante el proceso de inserción y extracción de iones de litio. Además, las nanopartículas pueden acortar la distancia de difusión de los iones de litio y aumentar la capacidad de almacenamiento de litio de los materiales de silicio. La ruta de la tecnología de electrodo negativo de silicio-oxígeno utiliza principalmente óxido de silicio. En comparación con las partículas de silicio único, el óxido de silicio (SiOx) tiene una expansión de volumen más pequeña durante la inserción de litio, por lo que su estabilidad de ciclo se mejora significativamente en comparación con el electrodo negativo de silicio puro.
En la actualidad, el silicio-oxígeno es la principal potencia en las aplicaciones. En el campo de las baterías de energía, la tercera generación de pre-litio silicio-oxígeno, Tesla (5% dopado), batería de Kirin (dopado 8-12%), NIO ET7 (dopado de 20 30%, semisólido, pero de ciclo pobre); En el campo de las baterías de consumo, el carbono de silicio es más avanzado, dopado de 5 a 10%.
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