Analyse comparative des matériaux composites silicium-carbone et des anodes silicium-oxygène
matériaux composites silicium-carbone:
Les matériaux composites silicium-carbone sont généralement composés d'un mélange de nano-silicium et de graphite. En réduisant la taille des particules des matériaux à base de silicium au niveau nanométrique, des tailles de particules plus petites et plus de vides peuvent être obtenus, facilitant l'amortissement de la contrainte et de la déformation générées par le silicium pendant le processus d'insertion et d'extraction des ions lithium. En outre, les nanoparticules peuvent raccourcir la distance de diffusion des ions lithium et augmenter la capacité de stockage du lithium des matériaux de silicium. La principale difficulté du processus de production d'anodes silicium-carbone réside dans la préparation de poudre de nano-silicium, et les processus de production communs de nano-silicium comprennent la réduction thermique du magnésium, la décomposition thermique du silane, plasma de décharge et meulage mécanique.
anode silicium-oxygène:
Les anodes silicium-oxygène sont constituées d'un mélange de matériaux d'oxyde de silicium (SiOx) et de graphite. Comparé aux matériaux de silicium, l'expansion de volume de l'oxyde de silicium pendant l'insertion de lithium est considérablement réduite, ainsi la représentation de cycle est considérablement améliorée. Le noyau des anodes silicium-oxygène est la préparation de SiOx. La plupart des entreprises synthétisent du SiOx à partir de silicium pur et de SiO2 pour former un précurseur d'anode silicium-oxygène, qui est ensuite préparé par une série de processus. SiOx peut également être acheté directement de l'extérieur, mais il doit encore être traité avant de pouvoir être mélangé avec du graphite artificiel pour préparer l'électrode négative silicium-oxygène.
L'itinéraire technologique de l'électrode négative en carbone utilise principalement du nano-silicium. La petite taille des particules peut améliorer le changement de volume des matériaux à base de silicium pendant la charge et la décharge, et les matériaux de silicium à l'échelle nanométrique ont des tailles de particules plus petites et plus de lacunes, ce qui peut plus facilement amortir la contrainte et la déformation générées par le silicium pendant le processus d'insertion et d'extraction d'ion de lithium. En outre, les nanoparticules peuvent raccourcir la distance de diffusion des ions lithium et augmenter la capacité de stockage du lithium des matériaux de silicium. La voie de la technologie de l'électrode négative silicium-oxygène utilise principalement de l'oxyde de silicium. Comparé aux particules simples de silicium, l'oxyde de silicium (SiOx) a une expansion de volume plus petite pendant l'insertion de lithium, ainsi sa stabilité de cycle est sensiblement améliorée comparée à l'électrode négative de silicium pur.
À l'heure actuelle, le silicium-oxygène est la principale puissance dans les applications. Dans le domaine des batteries de puissance, le silicium-oxygène de pré-lithium de troisième génération, Tesla (5% dopé), batterie Kirin (dopé 8-12%), NIO ET7 (dopé 20-30%, semi-solide, mais cycle médiocre); dans le domaine des batteries grand public, le silicium carbone est plus avancé, dopé 5-10%.
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