Отраслевые новости

Прислать новость

Мезопористые нанонити Si/C для анода в литиевых батареях

Кремний мог бы быть превосходным материалом для анода в литиевых батареях (возможно достижение очень высоких значений емкости - 4200 мА ч/г), если бы не увеличение удельного объема более чем на 300% при образовании соединения внедрения лития. Так что чистый кремний использоваться в качестве анода не может. Много работ было посвящено созданию пригодного к использованию анода из композита наночастиц кремния и углерода.

Вот, например, корейские ученые создали анод для литиевых батарей из мезопористых нанонитей Si/C. Нанонити были синтезированы на твердом темплате SBA-15. Полученный композит имеет структуру «ядро-оболочка», которая образуется в процессе отжига бутил-кремния в вакууме при температуре 900 °С. Затем темплат удаляли с помощью плавиковой кислоты.

По данным просвечивающей электронной микроскопии (рис.1) при первом добавлении прекурсора, последующем отжиге и травлении кислотой диаметр наностержней Si/C составил около 4 нм, а их длина – около 20 нм. По данным электронной дифракции произошло формирование кремния. При дальнейшем добавлении прекурсора и последующей обработке наблюдался обширный рост нанонитей (средний диаметр в итоге составил 6, 5 нм). Слой углерода очень тонок, и его массовое содержание равно примерно 6%.

Благодаря своей мезопористой структуре полученный композит обеспечивает большую площадь контакта электролита и электрода. Поры в нем хорошо упорядочены, и дисперсия их размера невелика (средний размер пор - около 2,3 нм), поэтому они могут играть роль буферного слоя, снижая макроскопические изменения объема. Упорядоченность пор хороша еще и тем, что электролит заполняет электрод равномерно.

Полученные мезопористые нанонити продемонстрировали превосходную электроемкость, которая составила 3163 мА ч/г, а после 80 циклов уменьшилась лишь на 13%.
 
 
                                                                
 
Рис.1
(а) Схема синтеза Si/C нанонитей.
(b) Данные просвечивающей электронной микроскопии для Si/C наностержней после первого добавления прекурсора.
(с) Увеличенное изображение (b), на вкладке – данные SADP.
(d) Данные просвечивающей электронной микроскопии для Si/C нанонитей после четвертого добавления прекурсоров.
(e) Увеличенное изображение (d).
 
 
Рис.2
(а) Данные просвечивающей электронной микроскопии для Si/C электрода из нанонитей после 80 циклов.
(b) Увеличенное изображение (а).
(с и d) Данные SADP для (b).
(e) Увеличенное изображение (а).
 
 
Рис.3
Циклирование.
 
Источник: Nanometer
Архив материалов
2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008

Новые материалы

Станьте экспертом компании Abercade
Разработка сайта - Astronim*
Разработка сайта
Astronim*