Kontaktiere uns
Tel .: + 86-755-25629920
Fax: + 86-755-25629925
Mob: +8613828897550
E-Mail: sales@himaxelectronics.com
Adresse: Gebäude C, Huaming Industriepark, Huaming Road, Dalang, Longhua, Shenzhen China
Startseite > News > Inhalt
Neuartiges Siliziumoxid-Anodenmaterial baut Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energie
Jan 10, 2019

新闻图片 

Abbildung 1: Yolk @ Shell-SiOx / C-Mikrokugeln mit semi-graphitischem Kohlenstoffüberzug auf der Außen- und Innenfläche für eine dauerhafte Lagerung von Lithium.

 

Der Boom von Elektrofahrzeugen und großen Energiespeichersystemen hat die Energiedichte von LIBs an Bedeutung gewonnen. LIBs erfordern neuartige Elektrodenmaterialien mit höherer Kapazität und gutem Arbeitspotential. Vor kurzem haben Forscher der Gruppe von Liqiang Mai von der Wuhan University of Technology in China ein neuartiges Anodenmaterial auf der Basis von Siliziumoxiden (SiO x ) entwickelt, das für Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energie (LIBs) vielversprechend ist [Liu et al., Energy Storage Materials (2018), doi: org / 10.1016 / j.ensm.2018.10.011]. Silizium (Si) ist aufgrund der hohen theoretischen Kapazität (4200 mA hg -1 ) und der reichen Reserven auf großes Interesse als bevorzugtes alternatives Material gestoßen. "Im Vergleich zu Si weist SiO x wesentlich niedrigere Produktionskosten und geringere Volumenänderungen auf und gilt als" eine der vielversprechendsten Anoden für LIBs ", sagt Prof. Liqiang Mai, der entsprechende Autor dieser Studie.

Die Forscher konstruierten kreativ eine Eigelb-Schale-strukturierte SiO x / C-Anode mit semi-graphitischen Kohlenstoffschichten auf der Außen- und Innenoberfläche (SiO x / C-CVD) durch Sol-Gel-Prozess, selektives Ätzen und chemisches Aufdampfen Abbildung 1 zeigt. Der so hergestellte SiO x / C-CVD-Verbundstoff weist eine hohe reversible Kapazität (1165 mA hg -1 bei 100 mA g -1 ) sowie eine hervorragende Haltbarkeit (972 mA hg -1 nach 500 Zyklen bei 500 auf) mA g -1 ). Traditionelle, in Lithium-Ionen-Batterien vielfach untersuchte Elektrodenmaterialien mit Eigelb-Schale-Struktur leiden aufgrund der geringen Dicke der Schalen häufig unter einem strukturellen Kollaps. In dieser Arbeit wurde ein CVD-Prozess (CVD = Chemical Vapor Deposition) verwendet, um die strukturierte Eigelb-Schale zu beschichten SiO x / C mit semi-graphitischem Kohlenstoff sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenfläche “, sagt Prof. Huiming Cheng, Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.„ Die CVD-basierte Kohlenstoffbeschichtung verbessert nicht nur die strukturelle Stabilität, sondern erhöht auch erheblich elektrische Leitfähigkeit und trägt somit zur hervorragenden elektrochemischen Leistung der SiO x / C-Anode bei. " Zusätzlich zeigen die Vollzellen von SiO x / C-CVD // LiCoO 2 eine hohe Energiedichte von ~ 428 Wh kg -1 bei stabilem Kreislaufverhalten . Ohne semi-graphitische Kohlenstoffbeschichtung bricht die Schale der Dotter-Schale-strukturierten SiO x / C-Mikrokugeln nach 150 Tiefentladungs-Ladezyklen vollständig zusammen. Im Gegensatz dazu blieb die Dotter-Schale-Struktur von SiO x / C-CVD nach 150 Zyklen intakt, was darauf hinweist, dass die halbgraphitischen Kohlenstoff-Überzugsschichten eine wichtige Rolle beim Puffern der Volumenänderung von SiO x spielen , die strukturelle Integrität verbessern und induzieren die Bildung eines stabilen SEI-Films.

„Es ist bekannt, dass Materialien auf Siliziumoxidbasis vielversprechende Kandidaten für LIB-Anoden sind. Die in dieser Arbeit beschriebene SiO x / C-CVD-Anode ist ein typischer Fall. Darüber hinaus kann die von der Mai-Gruppe vorgeschlagene CVD-Kohlenstoff-beschichtete Eigelb-Schale-Konstruktionsstrategie auf andere Anodenmaterialien mit hoher Kapazität ausgedehnt werden, die unter einer schlechten elektrischen Leitfähigkeit und großen Volumenschwankungen leiden, um die elektrochemische Leistung zu optimieren Qiang Zhang an der Tsinghua-Universität in China.