解读电流,构成和潜在对Si丰富-石墨阳极的化行为的影响
Philipp Schweigart1, Weicheng Hua1, Pedro Alonso Sánchez2
1Department of Materials Science and Engineering, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Sem Sælands Vei 12, Trondheim, 7034, Norway.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|October 9, 2024
概括
将 (Si) 添加到石墨 (Gr) 阳极中可以提高离子电池的能量密度. 了解SiGr阳极动力学,特别是晶体Si无形化极限,是稳定,高能电池的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- (Si) 阳极显著增加离子电池的能量密度.
- 在循环过程中Si的体积膨胀会导致机械不稳定.
- 石墨 (SiGr) 复合阳极提供了能量密度和稳定性的有希望的平衡.
研究的目的:
- 调查不同Si含量 (30%和70%Si) 的SiGr阳极中特定组件的化/脱化动态.
- 为了比较SiGr阳极的行为与只有石墨 (100Gr) 的电极.
- 了解C率对SiGr阳极性能和稳定性的影响.
主要方法:
- 操作同步射线X射线衍射 (XRD).
- 差异容量 (DC) 地块分析.
- 在各种C率下进行电化学测试.
主要成果:
- 无形Si的优先化高于~200mV,其次是Gr,无形Si和晶体Si低于~200mV.
- 排放涉及对Gr和无形氧化的顺序脱.
- 在30%Si电极中,晶体Si的无形化在C/5以上是动态阻碍的,从而提高了稳定性.
- 70%的Si电极显示了有限的Li扩散,完全的Si无形化,以及Li15Si4的形成.
结论:
- 的添加会改变石墨的间歇电位,从而降低石墨的电荷状态.
- 在较高的C率下,对晶体Si无形化的动力阻碍对SiGr阳极循环稳定性至关重要.
- 了解潜在和电流依赖的动态对于设计稳定,高能SiGr阳极至关重要.
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