Proceso de personalización

Nuevo método para producir ánodos de silicio para baterías de iones de litio
2021-02-20 17:11:25

El uso de grafito como material de ánodo está detrás de muchas de las limitaciones de las baterías de iones de litio actuales. Aunque es un material confiable, la capacidad teórica comparativamente baja del grafito y la tendencia a perder esta capacidad a altas densidades de corriente son dos factores que impiden mejoras importantes en la capacidad y el rendimiento de las baterías comerciales de iones de litio.


内贸.png


El silicio es uno de los pocos materiales que compiten por la atención de los investigadores como nuevo material de ánodo, y con alrededor de diez veces la capacidad teórica del grafito, ciertamente tiene mucho potencial. Sin embargo, durante el ciclo de la batería, el silicio tiende a expandirse y posteriormente desmoronarse, lo que lleva a una rápida pérdida de rendimiento.

Los investigadores han descubierto varias soluciones para esto, como hacer poroso el silicio para empezar o trabajar con una estructura de "andamio" de nanotubos de carbono. Sin embargo, en esta etapa inicial de la investigación, pocos se han centrado en el costo o la escalabilidad potencial de los procesos investigados.

Los científicos de la Universidad de Mid Sweden buscaron abordar esto, investigando un nuevo proceso para la producción de ánodos de silicio en el que partículas de silicio de tamaño nanométrico se recubren sobre escamas de grafito mediante un proceso de "aerogel". Con este proceso, produjeron un ánodo con 455 miliamperios-hora por gramo (mAh / g-1) de capacidad específica y 97% de eficiencia culómbica a una densidad de corriente de 100 miliamperios por gramo. Los detalles del proceso y la caracterización de este ánodo se publican en Scientific Reports, en el artículo Anodos basados en aerogel de nanografito de silicio para baterías de iones de litio de alto rendimiento.

El ánodo se basa en el grafito como aditivo para aumentar la conductividad y conectar las diminutas nanopartículas de silicio. En el primer ciclo, el ánodo alcanzó una capacidad de 1050 mAh / g-1, cerca del límite teórico del silicio. Esto disminuyó rápidamente al 57% del valor inicial después de 30 ciclos y al 52% después de 100 ciclos. Los investigadores notaron que esto representa una mejora importante en comparación con los resultados del silicio prístino, molido o tratado térmicamente. En el primer ciclo, la energía específica de los ánodos se midió en 787 vatios-hora por kilogramo (Wh / kg), cayendo a 341,25 Wh / kG después de 200 ciclos.

Si bien otros enfoques han mostrado resultados más sólidos en la retención de capacidad, los investigadores señalan que estos a menudo se basan en procesos complejos o costosos que no se adaptan bien a la producción a gran escala. “Las nanopartículas de Si se cultivaron en escamas de nanografito mediante la ruta de fabricación de aerogel a partir de polvo de Si y nanografito utilizando alcohol polivinílico (PVA) mediante un método simple, rentable y escalable, que no requiere equipos costosos para la síntesis”, afirmaron los investigadores. "En este estudio, mostramos que los electrodos preparados con base en esta estructura muestran una alta capacidad específica y estabilidad cíclica, por lo que son un método potencialmente rentable para ánodos basados en Si".

Etiquetas relacionadas:

Contáctanos

0523-82713786
Comité de gestión de la ciudad de Taizhou Yancheng Avenue 799

Descargar