실리콘-탄소 양극 재료는 실리콘 재료를 다양한 구조물의 탄소 재료와 결합한 새로운 유형의 리튬 배터리 양극 재료입니다. . 그 핵심은 실리콘과 탄소의 보완적인 장점에 있습니다. 이는 배터리의 성능을 크게 향상시킵니다.
1. 재료 특성 및 원리
고용량 실리콘 재료
실리콘의 이론적 특이 적 용량은 4200 mAh/g로 높으며, 이는 전통적인 흑연 음성 전극 (372 mAh/g)의 10 배 이상인 배터리의 에너지 밀도를 크게 향상시킨다 . 그러나 충전 및 배출 중에 실리콘은 300%의 부피 확장 속도를 쉽게 수집하고 전자를 이끌어냅니다. 삶 .
안정적인 탄소 재료
탄소 재료 (예 : 흑연, 그래 핀, 탄소 나노 튜브)는 전기 전도도, 구조적 안정성 및 유연성이 높으며, 전도성 네트워크는 실리콘의 절연 결함을 완화 할 수 있으며, 동시에 물리적 버퍼링 효과를 통해 실리콘의 부피 팽창을 억제 할 수 있습니다.
복합 구조 설계
나노 결정 실리콘 입자 (예 : 10-50 nm)와 탄소 매트릭스에 이들을 균일하게 분산 시키면, 코어 쉘 구조 또는 다공성 탄소 프레임 워크가 형성됩니다 (. 실리콘의 높은 용량을 유지할뿐만 아니라 탄소 재료의 안정적인 구조를 유지합니다.
노른자 껍질 구조 : 실리콘 코어는 중공 카본 쉘로 둘러싸여있어 확장의 공간을 남겨두고 부피 확장 속도가 300%에서 120%로 줄어 듭니다 .
가스상 증착 방법 (CVD) : 흑연 표면에 비정질 실리콘을 증착 한 다음 탄소 층으로 코팅하여 균일하고 조밀 한 복합 재료를 형성하여 사이클 수명을 크게 향상시킵니다 .