Журнал основ возобновляемой энергии и приложений
Открытый доступ
ISSN: 2090-4541
ISSN: 2090-4541
Джим П. Чжэн
Отдельно стоящие гибкие композитные бумажные аноды из наночастиц Si-многослойных углеродных нанотрубок (SiNPs-MWNTs) для литий-ионных аккумуляторов (LIBs) готовятся с использованием комбинации ультразвуковой обработки и фильтрации под давлением. Не используются никакие проводящие добавки, связующие вещества или металлические токосъемники. Композитный электродный материал SiNPs-MWNTs достигает удельной разрядной и зарядной емкости первого цикла 2298 и 1492 мАч/г соответственно. Чтобы справиться с необратимостью первичного цикла, для предварительного литиирования композитных анодов использовался стабилизированный металлический порошок Li (SLMP). В результате необратимая потеря емкости первичного цикла снижается с 806 до двадцати восьми мАч/г, и, следовательно, кулоновская эффективность первого цикла увеличивается с 65% до 98%. Была установлена связь между различными загрузками SLMP и производительностью ячейки, чтобы узнать процесс предварительного литиирования SLMP и оптимизировать разработку ячеек на основе Si. Ячейка, содержащая предварительно литиированный анод, способна обеспечивать зарядную емкость свыше 800 мАч/г без прохождения первоначального процесса разряда, что позволяет исследовать новые катодные материалы.
Также было признано, что электрод SiNPs-MWNTs с соотношением Si/MWNT 3:2 демонстрирует оптимальный баланс между высокой емкостью SiNPs и, следовательно, высокой электропроводностью и качеством структурной стабилизации MWNTs, что приводит к высокой скорости, высокой удельной емкости и циклическому ресурсу, превосходящему традиционный электрод SiNPs, отлитый из суспензии. Обратимая емкость составляет 1866 мАч/г (в расчете на весь вес композита, эквивалент ниже) при плотности тока 100 мА/г. После 100 циклов электрод сохраняет емкость 1170 мАч/г при 100 мА/г и 750 мАч/г при 500 мА/г.