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公司申请“一种三元锂离子电池硅碳负极复合材料的制备方法”的专利

锂离子电池(LIB)由于其稳定的寿命特性和高效率,已越来越多地用于诸如电动汽车和能量存储装置(ESS)之类的大容量存储装置以及移动设备中。可以采用以下策略来提高LIB的能量密度(Wh=kg):1)改变电极材料2)改进涂覆技术3)改进阳极和阴极内的材料填充,4)提高阴极的锂吸收速率。然而,方法2-4通常受限于优化内部空间和设计,因此,正在积极地进行合成新电极材料的研究。
      目前,用于LIBS中阴极的最有代表性的材料是石墨。由于石墨烯层的单轴取向,它表现出高度可逆的充放电行为,因此具有长的循环寿命。
      此外,当石墨完全带电时,即层间存在锂离子时,电极电位是0VvsLi=Li+。这表明石墨可以表现出与纯Li金属类似的电位,因此,通过将电池与石墨阴极和氧化物基阳极组装可以获得更高的能量。
      然而,考虑到当前对高容量电池的需求,石墨的理论容量低(372mAh=g,837mAh=cm3)是石墨作为阳极材料连续使用的一个关键障碍。因此,为了开发高容量、高性能的锂二次电池,开发非碳质阳极材料是至关重要的。
      在这些非碳质材料中,Si是最合适的,因为它具有高的放电容量4200mAh=g和锂反应电位0.4V(vsLi=Li+)。然而,Si遇到了一个关键问题,即在充放电过程中体积变化严重,导致可逆性差和容量迅速衰减。
      已经提出了许多方法来减轻体积膨胀,例如金属颗粒与锂反应的纳米尺寸、与锂反应的多相合金的合成、以及活性的=非活性的金属配合物和锂合金=碳复合材料的合成。
      在本研究中,我们试图通过合成硅炭黑(Si–CB)复合材料来解决硅中的体积膨胀问题。CB结构是通过初级粒子在不同方向上的聚集而形成的,以形成由于随机生长而在CB聚集体内形成的不同方向和空间的网络。
      因此,在体积膨胀的情况下,这些空间将用作缓冲来容纳硅。
2018-11-20