Siliciumoxidelektrode i nanostørrelse til næste generation af lithium-ion-batterier

Markedet for lithium-ion-batterier er vokset støt og har søgt en tilgang til at øge batterikapaciteten og samtidig bevare sin kapacitet til en lang genopladningsproces.

Struktureringsmaterialer til elektrode på nanometerlængdeskalaen har været kendt for at være en effektiv måde at imødekomme denne efterspørgsel på; imidlertid, sådanne nanomaterialer ville i det væsentlige skulle fremstilles ved behandling med høj gennemstrømning for at overføre disse teknologier til industrien.

En artikel offentliggjort i Videnskab og teknologi af avancerede materialer rapporterer en fremgangsmåde, der potentielt har en industrielt kompatibel høj kapacitet til at producere nano-størrelse sammensatte siliciumbaserede pulvere som en stærk kandidat til den negative elektrode i den næste generation af højdensitets lithiumionbatterier.

Forfatterne har med succes produceret nanokomposit SiO-pulvere ved plasmaspray-fysisk dampaflejring ved hjælp af billige metallurgiske pulvere ved høje gennemløb. Ved hjælp af denne metode, de demonstrerede en eksplicit forbedring af batterikapacitetens cyklus ydeevne med disse pulvere som elektrode.

Det unikke ved denne behandlingsmetode er, at nanoserede SiO-kompositter produceres øjeblikkeligt gennem fordampning og efterfølgende co-kondensering af pulverråmaterialet. Fremgangsmåden kaldes plasma spray fysisk dampaflejring (PS-PVD). I fig. rå SiO- og PS-PVD SiO-kompositter er vist.

Kompositterne er 20 nm partikler, som er sammensat af en krystallinsk Si -kerne og SiOx -skal. Desuden, tilsætningen af ​​methan (CH4) fremmer reduktionen af ​​SiO og resulterer i den formindskede SiO-skaltykkelse som vist i fig. 2. Kerneskalstrukturen dannes i en enkelt-trin kontinuerlig behandling.

Som resultat, den irreversible kapacitet blev effektivt reduceret, og halvcellebatterier lavet af PS-PVD-pulvere har udvist forbedret initial effektivitet og vedligeholdelse af kapacitet så højt som 1000 mAhg ⁻¹ efter 100 cyklusser på samme tid.