Materiais compósitos de silício-carbono

Análise comparativa de materiais compósitos de silício-carbono e ânodo de silício-oxigênio Materiais compósitos de silício-carbono:...

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Análise comparativa de materiais compósitos de silício-carbono e ânodo silício-oxigênio

Materiais compósitos de silício-carbono:

Os materiais compósitos de silício-carbono são geralmente compostos de uma mistura de materiais de nano-silício e grafite. Ao reduzir o tamanho das partículas de materiais à base de silício para o nível nanométrico, tamanhos de partículas menores e mais vazios podem ser obtidos, tornando mais fácil amortecer a tensão e a deformação geradas pelo silício durante o processo de inserção e extração de íons de lítio. Além disso, as nanopartículas podem encurtar a distância de difusão dos íons de lítio e aumentar a capacidade de armazenamento de lítio dos materiais de silício. A principal dificuldade do processo de produção de ânodos de silício-carbono reside na preparação de pó de nano-silício, e os processos comuns de produção de nano-silício incluem redução térmica de magnésio, decomposição térmica de silano, plasma de descarga e moagem mecânica.

Ânodo de silício-oxigênio:

Ânodos de silício-oxigênio são feitos de uma mistura de óxido de silício (SiOx) e materiais de grafite. Em comparação com os materiais de silício, a expansão do volume de óxido de silício durante a inserção de lítio é bastante reduzida, de modo que o desempenho do ciclo é muito melhorado. O núcleo dos ânodos silício-oxigênio é a preparação do SiOx. A maioria das empresas sintetiza SiOx a partir de silício puro e SiO2 para formar um precursor do ânodo silício-oxigênio, que é então preparado por meio de uma série de processos. SiOx também pode ser comprado diretamente de fora, mas ainda precisa ser processado antes de poder ser combinado com grafite artificial para preparar o eletrodo negativo de silício-oxigênio.

A rota da tecnologia do eletrodo negativo de carbono usa principalmente nano-silício. O pequeno tamanho de partícula pode melhorar a mudança de volume de materiais à base de silício durante o carregamento e descarregamento, e materiais de silício em nanoescala têm tamanhos de partículas menores e mais lacunas, que pode proteger mais facilmente a tensão e a deformação geradas pelo silício durante o processo de inserção e extração de íons de lítio. Além disso, as nanopartículas podem encurtar a distância de difusão dos íons de lítio e aumentar a capacidade de armazenamento de lítio dos materiais de silício. A rota da tecnologia do eletrodo negativo de silício-oxigênio usa principalmente óxido de silício. Comparado com partículas únicas de silício, o óxido de silício (SiOx) tem uma expansão de volume menor durante a inserção de lítio, portanto, sua estabilidade de ciclo é significativamente melhorada em comparação com o eletrodo negativo de silício puro.

Atualmente, o silício-oxigênio é a principal potência em aplicações. No campo das baterias de energia, a terceira geração de silício-oxigênio pré-lítio, Tesla (dopada 5%), bateria Kirin (dopada 8-12%), NIO ET7 (dopado 20-30%, semi-sólido, mas ciclo pobre); no campo de baterias de consumo, o carbono de silício é mais avançado, dopado 5-10%.

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