高能量密度锂离子电池的应用研究

对电池数据的储能能力、耐久性、成本等进行了分析。目前最先进的高能密度锂离子电池采用层状锂过渡金属氧化物LiMo2(M=Ni,Co和Mn或Al)作为阴极活性数据(≈150−200mAhg-1有效放电容量)1−4，石墨(理论比容量372mAhg-1)作为阳极活性数据。在负电极上添加部分硅(约为Li15si4,3579mAhGSI−1)被证明是进一步提高比能的有效策略。例如，Yim等人使用石墨和硅粉(5%wt%)复合数据制备并测试了聚乙烯醇酰亚胺胶粘剂阳极。作者表示，经过350次循环后，最具功能的电极的比容量为514mAhg-1，是商用石墨阳极的1.6倍。然而，结束高含量和高负载硅阳极的安全循环是非常具有挑战性的。作为阳极活性数据的硅最严重的缺陷是:(I)不可逆性高，特别是在前两个循环中，如与电解质的副反应;(II)和锂经过合金化后体积变化较大，导致颗粒开裂和阳极自粉化。

注意，所有这些反向效应不仅会在电池运行过程中出现大量的阻抗积聚，还会导致阴极锂的消耗。此外，研究表明，导电炭黑/粘结剂网络和/或集电极中硅颗粒的接触损失将加速容量的退化。近年来，新的和/或改进的电解质、添加剂和聚合物粘合剂已经过测试，以克服硅阳极的重要问题。11、13、15−17另外，重点是制备高质量的硅基氧化还原活性数据。从这些研究的角度来看，这里只考虑了其中的一部分，特别是Si和SiOx数据及其复合数据，尤其是纳米碳，在未来的储能应用中具有前景。例如，18-21,Breitung等人制造了一种硅颗粒和含碳纳米纤维的复合材料，经过数百次循环，其容量大约是原始硅颗粒电极的两倍。胡锦涛等人。结果表明，在硅储存中，葡萄糖经水热碳化后，碳包覆硅颗粒的容量持存率可以提高。受这些研究的启发，本研究的目的是利用聚合物预涂层硅颗粒制备具有核-壳结构的纳米Si/C复合材料。用电子显微镜、x射线衍射和拉曼光谱对700~900℃碳化的粉末样品进行了表征。此外，采用原位压力法、差示电化学质谱法和声发射法分析了硅/碳复合粒子对实际电极的体积膨胀、透气行为和机械变形/降解。