مادة الأنود السيليكون والكربون هي نوع جديد من مواد أنود بطارية الليثيوم التي تجمع بين مواد السيليكون ومواد الكربون من الهياكل المختلفة . يكمن جوهره في المزايا التكميلية للسيليكون والكربون ، مما يعزز بشكل كبير أداء البطارية.
1. خصائص ومبادئ المواد
مواد السيليكون عالية السعة
تبلغ السعة النظرية المحددة للسيليكون تصل إلى 4200 مللي أمبير/جم ، والتي تزيد عن 10 أضعاف أقطاب الجرافيت السلبية التقليدية (372 مللي أمبير/جم) ، مما يعزز بشكل كبير من كثافة الطاقة للبطاريات . ، ومع ذلك ، أثناء التثبيت والسيليكون ، فإن السيليكون يقلل من معدل التوسع في المجلد إلى 300 ٪. الحياة .
مواد الكربون المستقرة
مواد الكربون (مثل الجرافيت ، الجرافين ، الأنابيب النانوية الكربونية) لها موصلية كهربائية عالية ، الاستقرار الهيكلي والمرونة الجيدة ، مع معدل توسع في الحجم يقل عن 10 ٪ .
تصميم الهيكل المركب
عن طريق تلبيس النانوية الجسيمات السيليكون (مثل 10-50 nm) وتفريقها بشكل موحد في مصفوفة الكربون ، يتم تشكيل بنية قشرة أساسية أو إطار كربون مسامي . على سبيل المثال:
هيكل صفار الصفار: يحيط بنواة السيليكون بقذيفة كربون مجوفة ، تاركًا مساحة للتوسع ، مما يقلل من معدل توسيع الحجم من 300 ٪ إلى 120 ٪ .
طريقة ترسيب مرحلة الغاز (CVD): إيداع السيليكون غير المتبلور على سطح الجرافيت ، ثم الطلاء مع طبقة الكربون لتشكيل مادة مركبة موحدة وكثيفة ، مما يؤدي إلى تحسين حياة الدورة بشكل كبير .