Yüksek kapasiteli lityum iyon piller için nano silisyum takviyeli karbon anotlar: Şarj durumu (SOC) ve pil yaşam ömür testi

Son zamanlarda anotlar için aktif maddelerin önemi büyük ilgi çekinmektedir. Karbonlu malzemeler tipik olarak lityum iyon pillerde (LIB0'ler) anot adayları olarak kullanılır, ancak 372mAh/g'lık düşük teorik kapasiteleri, gelişmiş LIBpiller 'deki uygulamalarını kısıtlar. Silikon (Si), LIB'lerde grafitin yerini alması için önde gelen bir alternatif anot malzemesi olarak kabul edilmektedir. Bunun sebebi, Si'nin teorik kapasitesi grafitten 10 kat daha fazla olmasıdır;ancak, çevrim sırasında büyük hacim değişikliklerinden muzdariptir. Bu amaçla, daha iyi çevrim performansı ve artan özgül kapasite için Si-grafit kompozitleri önerilmektedir. Burada, mezokarbon mikro boncuk (MCMB)kompositi içeren nano silikon tozu (<100nm) hazırlanmış ve lityum iyon pillerin anot malzemesi olarak farklı akım yoğunluklarında oran yetenekleri araştırılmıştır.Aktif anot malzemelerin çeşitli kompozitleri (Si &MCMB), karbon siyahı (CB), bağlayıcı sodyum karboksimetil selülozu (CMC-Na) ve çözücü olarak damıtılmış suyun çeşitli bileşimleri anotların üretimi için kullanıştır, üretilen anotlar elektrokimyasal olarak karakterize edilmiştir. Ayrıca akülerin farklı voltaj pencerelerindeki şarj durumu (SOC) da incelenmiştir. Analizimiz, en düşük Si (ağırlıkça %5) içeriğine sahip kompozitin daha iyi hız performansı sergilediğini ve 60 çevrim sonrası 455mAh/g'lık kapasiteyi koruduğunu tespit edilmiştir. Benzer şekilde, şarj durumu (SOC) analizinde, hız kapasitesi sonuçları temelinde 1-0.05V arasında bir optimal gerilim penceresi (voltagewindow) bulundu. 1-0.07V arasındaki voltaj penceresi, FESEM görüntülerinden bilindiği gibi hızlı kapasite kaybına ve büyük yüzey çatlaklarına neden olmuştur. Ek olarak, şarj durumu (SOC) analizinde, ağırlıkça %5 Si en iyi çevrim performansını göstermiştir ve 1-0.05V arasında 200 çevrimden sonra 1C'de kapasitesinin sadece %10'unu ve C/2'de %13'ünü kaybetmiştir.