Adianano微波剝離法用于合成用于鋰離子電池生產(chǎn)的硅碳納米復合材料，效率很高，并且不需要復雜的設備。
根據(jù)全球環(huán)境趨勢，歐盟正在大力推動綠色工業(yè)。氣候的變化主要是由二氧化碳的排放引起的，交通排放的溫室氣體占所有溫室氣體排放量的26%，其中77%是由公路運輸產(chǎn)生的。
由于這些因素，汽車行業(yè)已將重點轉向電動汽車(EV)。然而，由于消費者擔心電動汽車的動力來源鋰離子電池(LIB)內(nèi)部使用的材料已達到最大用量，會無法滿足他們的需求，因此銷量不足。此外，電動汽車需求的增長導致鋰離子電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量二氧化碳排放。如果電池的總容量和壽命增加，就可以得到緩解。
一、
鋰電池的性能主要取決于電池陽極的材料。目前，石墨是最流行的商用陽極材料。然而，這種材料相對較低的容量限制了它的進一步發(fā)展。硅基陽極材料因其高功率密度成為下一代鋰離子電池生產(chǎn)的熱門候選材料。硅是鋰離子電池生產(chǎn)的陽極材料，可以替代石墨。其理論比容量為4212mah/g，而石墨的理論比容量為372mah/g。
然而，基于納米硅的復合材料的高初始容量隨著循環(huán)迅速下降，這與硅的鋰化-脫鋰過程中其體積增加三到五倍有關。這種膨脹導致陽極材料開裂并破壞與集電器的接觸。
來自不同國家的研究人員提出了許多提高基于納米硅的陽極效率的方法。
二、
鋰離子電池的降解機制復雜，受多種因素影響，其中最主要的是硅納米顆粒的團聚及其體積變化，導致硅納米顆粒與碳材料之間失去接觸，從而導致鋰離子電池在循環(huán)過程中發(fā)生降解。
石墨烯中的硅納米顆粒團塊
三、
Adianano提出了一種通過微波 (MW) 剝離合成硅碳納米復合材料的方法。通過選擇前軀體、微波輻射的操作參數(shù)、組成和氬-甲硅烷氣體混合物的壓力，可以合成硅-碳復合材料。
12-16納米硅納米顆粒在石墨烯層之間的分布
四、
1.硅納米顆粒在多層石墨烯層中均勻分布（在材料體積上沒有顆粒聚集）；
2.獲得含有寬范圍濃度（5-80%）n-Si的復合材料的可能性。這使得合成具有所需特性的鋰離子電池負極材料成為可能；
3.硅碳復合材料的微波合成一步完成，速度快，目標產(chǎn)物收率達100％。
五、
開發(fā)了微波合成鋰離子電池用硅碳復合材料的新技術。一個顯著的特點是，在微波輻射的作用下，前驅體(二氟化石墨)的剝落導致單硅烷的分解，并在石墨烯層上形成硅納米顆粒。
該研究的一個重要成果是能夠控制目標產(chǎn)品的性質(zhì)：復合材料中硅的質(zhì)量含量、硅納米顆粒的尺寸、它們的相組成以及在多層石墨烯層間空間中的分布。
該工藝的主要參數(shù)——嵌入物的類型、含甲硅烷的氣體混合物的壓力以及暴露于微波輻射的功率和時間——根據(jù)目標產(chǎn)品所需的特性進行選擇。
所提出的合成硅碳納米復合材料的方法提供了100%的目標產(chǎn)品收率，不需要復雜的設備和高素質(zhì)的工作人員，并且可以擴大規(guī)模并用于工業(yè)生產(chǎn)。
文章來源：INNOVATION NEWSNETWORK
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原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：用微波剝離法提高鋰離子電池生產(chǎn)效率
