Kev nkag siab txog qhov tsis ua haujlwm ntawm silicon qhib txoj hauv kev rau kev tshawb fawb txog kev muaj peev xwm ntau dua lithium roj teeb

Nyob rau hauv silicon hlau lithium-ion roj teeb, cov electrolyte tev tawm silicon, uas cuam tshuam txoj hauv kev hauv hluav taws xob thiab txo qis lub peev xwm ntawm cov khoom lag luam zoo no.

Cov ntawv tshiab (Txoj kev loj hlob ntawm cov khoom - Electrolyte hauv kev lag luam tau teeb tsa lub hom phiaj rau Siano de inter ocean roj teeb) lees paub tias cov txheej txheem no qhib cov kev tshawb fawb tshiab, thaum kawg siv lub peev xwm loj ntawm silicon kom hloov pauv muaj peev xwm thiab ntev. -Cov roj teeb kav ntev los ntawm cov xov tooj ntawm tes mus rau lub tsheb.

Jinkyoung Yoo, tus kws tshawb fawb ntawm Los Alamos National Laboratory thiab tus sau cov ntaub ntawv sib xws, tau hais tias nrog kev nkag siab tshiab no, peb xav tsim cov txheej txheem txheej txheej uas cais cov silicon los ntawm electrolyte los txhim kho kev ua haujlwm ntawm silicon nanowire lithium-ion roj teeb. Yoo yog ib tug semiconductor nanomaterial grower ntawm Integrated Technology Center (CINT), uas yog ib tug neeg siv chaw ntawm lub Department of Energy ntawm Los Alamos thiab Sandia National Laboratories.

Daim duab ntawm silicon nanowires loj hlob nyob rau hauv stainless hlau disk (clockwise los ntawm sab laug ces kaum) yog tso tawm nyob rau hauv sab, sab saum toj, thiab macro views. Lub disk yog hais txog ib lub quarter loj. NatureNanotech txoj kev tshawb fawb tshiab tau tshawb pom cov txheej txheem ntawm kev txwv kev siv silicon hauv lithium-ion roj teeb thiab txheeb xyuas cov kev tshawb fawb los daws cov teeb meem no. Lub peev xwm cia hluav taws xob ntawm lub roj teeb nrog silicon anode yog 10 npaug ntawm lub roj teeb nrog cov graphite raws li anode.

Txoj kev tshawb no tau ua los ntawm cov neeg koom tes los ntawm cov chaw soj nstuam hauv tebchaws thiab cov tsev kawm qib siab, kev sib koom ua ke ntawm cov ntsiab lus tomography los ntawm qhov ntsuas kub tsis tshua muaj hluav taws xob xa hluav taws xob microscopy (ib qho kev tshuaj ntsuam xyuas qib siab), thiab nthuav tawm cov qauv cuam tshuam thiab kev hloov pauv tshuaj lom neeg ntawm silicon nrog rau kev sib cuam tshuam ntawm khoom electrolytes hauv 3D.

Yoo cog ib lub hav zoov ntawm silicon nanowires rau ntawm cov hlau tsis muaj steel hlau ua cov anode rau kev sim roj teeb. Lub chaw CINT hauv Los Alamos muaj lub peev xwm tshwj xeeb los loj hlob hom silicon hlau ncaj qha rau ntawm lub anode.

Cov kws tshawb fawb txog kev lag luam thiab lub teb chaws tau ntseeg tias silicon yog qhov zoo tshaj plaws muaj peev xwm tsis zoo electrode cov khoom siv rau kev siv cov roj teeb lithium-ion tiam tom ntej. Lub roj teeb muaj xws li ib qho anode uas coj cov electrons nyob rau hauv thiab ib tug cathode uas txav electrons tawm los tsim tam sim no.

Siv graphite raws li anodes thiab lithium-ion roj teeb, qhov ntau ntawm cov xov tooj ntawm tes thiab lub tsheb fais fab tau tshaj 400 mais. Tsim cov tiam tom ntej siv silicon anodes, paub tias muaj peev xwm cia 10 npaug ntawm cov roj teeb graphite anode, tau cuam tshuam los ntawm lub peev xwm degradation tom qab rov them dua.

Tom qab 100 lub sij hawm them / tso tawm, siv cov roj teeb silicon tsuas tuaj yeem tswj tau 60% ntawm lawv cov peev txheej qub, uas tsis zoo txaus rau kev siv tshuab niaj hnub.

Txog tam sim no, tsis muaj leej twg paub qhov tseeb.

Hauv kev siv thaum ntxov, thaum silicon spherical hais tau raug rau cov electrolyte thiab them, lawv yuav nthuav tawm 300% thiab ua rau cov anode puas. Hauv txhua hom roj teeb, cov txheej txheem ntawm kev nthuav tawm cov anode rau cov electrolyte tsim cov tshuaj tiv thaiv rau daim ntawv SEI. SEI yog qhov tseem ceeb rau lub roj teeb ruaj khov, vim nws ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv cov tshuaj electrochemical hauv lub roj teeb thiab tswj nws qhov kev ruaj ntseg.

Thaum SEI cais tawm ntawm lub anode, ib yam li nws ua nrog silicon, cov hluav taws xob tiv tauj tau tawg thiab lub roj teeb muaj peev xwm txo qis.

"Peb tau xav tias nanowires tuaj yeem daws qhov teeb meem ntawm silicon nthuav dav hauv electrolytes vim tias ib lub xaim tuaj yeem ncav cuag, tab sis peb tsis nkag siab tias muaj dab tsi tshwm sim," Yoo piav qhia.

Yoo tau hais tias kev tshawb fawb tshiab tau pom tias cov electrolytes tuaj yeem nkag mus thoob plaws hauv silicon, tsim SEI hnab ris thiab cuam tshuam txoj hauv kev hauv hluav taws xob. Cov txheej txheem no tshem tawm cov Islands tuaj ntawm silicon nyob rau hauv lub anode uas tsis tuaj yeem ua kom muaj peev xwm roj teeb. Yoo tau hais tias cov kauj ruam tom ntej ntawm kev tshawb fawb yog los coated silicon hais los yog nanowires kom muaj kev ncaj ncees ntawm silicon nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm electrolytes.