Кремний мог бы быть превосходным материалом для анода в литиевых батареях (возможно достижение очень высоких значений емкости - 4200 мА ч/г), если бы не увеличение удельного объема более чем на 300% при образовании соединения внедрения лития. Так что чистый кремний использоваться в качестве анода не может. Много работ было посвящено созданию пригодного к использованию анода из композита наночастиц кремния и углерода.
Вот, например, корейские ученые создали анод для литиевых батарей из мезопористых нанонитей Si/C. Нанонити были синтезированы на твердом темплате SBA-15. Полученный композит имеет структуру «ядро-оболочка», которая образуется в процессе отжига бутил-кремния в вакууме при температуре 900 °С. Затем темплат удаляли с помощью плавиковой кислоты.
По данным просвечивающей электронной микроскопии (рис.1) при первом добавлении прекурсора, последующем отжиге и травлении кислотой диаметр наностержней Si/C составил около 4 нм, а их длина – около 20 нм. По данным электронной дифракции произошло формирование кремния. При дальнейшем добавлении прекурсора и последующей обработке наблюдался обширный рост нанонитей (средний диаметр в итоге составил 6, 5 нм). Слой углерода очень тонок, и его массовое содержание равно примерно 6%.
Благодаря своей мезопористой структуре полученный композит обеспечивает большую площадь контакта электролита и электрода. Поры в нем хорошо упорядочены, и дисперсия их размера невелика (средний размер пор - около 2,3 нм), поэтому они могут играть роль буферного слоя, снижая макроскопические изменения объема. Упорядоченность пор хороша еще и тем, что электролит заполняет электрод равномерно.
Полученные мезопористые нанонити продемонстрировали превосходную электроемкость, которая составила 3163 мА ч/г, а после 80 циклов уменьшилась лишь на 13%.
Работа«Superior Lithium Electroactive Mesoporous Si@Carbon Core-Shell Nanowires for Lithium Battery Anode Material» была опубликована в Nano Letters.
оказался практически вытесненным грандиозными шоу...
