Home / ENERGY

Rabu, 23 November 2022 - 10:45 WIB

Para peneliti menerbitkan perspektif tentang anoda mikropartikel berbasis silikon untuk baterai lithium-ion


Penerapan material berbasis silikon berbiaya rendah dalam baterai lithium-ion melalui desain material elektroda, optimalisasi elektrolit, dan inovasi pengikat dengan jalur yang sederhana dan ramah lingkungan. Kredit: Energi Riset Nano, Tsinghua University Press

Silikon adalah salah satu bahan anoda yang paling menjanjikan untuk baterai lithium-ion berenergi tinggi. Namun, anoda berbasis silikon belum banyak digunakan karena serangkaian tantangan yang harus diselesaikan sebelum silikon dapat diterapkan secara komersial dalam baterai lithium-ion.

Sebuah tim peneliti dari Huazhong University of Science and Technology telah menerbitkan makalah tinjauan perspektif yang meringkas tantangan, menguraikan strategi saat ini untuk merekayasa anoda berbasis silikon, dan melihat prospek masa depan untuk bahan anoda yang menjanjikan ini.

Perspektif ulasan mereka dipublikasikan di jurnal Energi Riset Nano.

Dalam ulasan ini, kami bertujuan untuk menyajikan beberapa panduan berharga untuk aplikasi praktis anoda berbasis silikon skala mikro dengan merangkum pengembangan elektroda berbasis silikon yang dibuat oleh mikropartikel silikon komersial dari perspektif industrialisasi, seperti bahan baku, proses persiapan, hasil. , dan ramah lingkungan,” kata Xianluo Hu, seorang profesor di Sekolah Ilmu dan Teknik Material di Universitas Sains dan Teknologi Huazhong.

Sementara silikon memiliki potensi kuat sebagai kandidat anoda untuk baterai lithium-ion generasi mendatang, ada beberapa tantangan yang harus diatasi. Pertama, tim mencatat bahwa nanoteknologi, yang memungkinkan stabilitas struktural elektroda dan perputaran jangka panjang, gagal memenuhi persyaratan aplikasi industri. Ini karena kerapatan keran yang rendah, reaksi samping yang signifikan, kapasitas volumetrik yang rendah, dan proses produksi yang rumit dengan hasil yang rendah.

Kedua, tim mencatat bahwa meskipun desain anoda berbasis silikon skala mikro telah sangat meningkatkan kinerja elektroda secara keseluruhan, proses produksinya masih melibatkan langkah fabrikasi yang rumit. Langkah-langkah rumit ini menghasilkan konsumsi energi yang lebih tinggi, pencemaran lingkungan, dan hasil yang rendah.

Selain itu, tim mencatat bahwa banyak bahan silikon skala mikro masih menggunakan partikel nano sebagai bahan baku. Nanopartikel ini tidak praktis untuk produksi skala besar. Jadi para ilmuwan terus mencari cara yang sederhana dan ramah lingkungan untuk mencapai penerapan manufaktur murah dari bahan berbasis silikon dalam baterai lithium-ion.

Karena mereka mempertimbangkan prospek komersialisasi anoda berbasis silikon di masa depan, mereka mencatat bahwa menjaga integritas struktur elektroda untuk memastikan kinerja siklus yang stabil sangat penting saat menggunakan bahan berbasis silikon tingkat rendah di atas sebagai sumber silikon. Sementara kombinasi mikropartikel silikon berpori dan komposit hibrid telah dipelajari secara ekstensif, tidak banyak penelitian yang dilakukan terkait dengan analisis mekanisme kegagalan silikon berukuran mikro yang dirancang.

Tim mencatat bahwa bahan pengikat, yang menyatukan partikel bahan aktif di dalam elektroda baterai, memainkan peran penting dalam menjaga integritas struktural. Mereka merekomendasikan bahwa mengembangkan pengikat polimer multifungsi dengan sifat penyembuhan diri dan konduksi akan membantu meningkatkan kekuatan mekanik elektroda dan membangun jaringan konduktif yang diperluas. Dengan keunggulan strukturalnya yang tinggi, polimer yang diturunkan secara alami seharusnya lebih berhasil dalam peran ini.

“Silikon memiliki potensi besar sebagai bahan anoda untuk baterai lithium-ion berdensitas energi tinggi. Membangun elektroda mikropartikel silikon yang sangat stabil dari perspektif teknologi yang sederhana, dapat diskalakan, aman, dan berkelanjutan merupakan tantangan dan signifikan,” kata Hu.

Ke depan, tim mencatat bahwa analisis mekanisme kegagalan silikon berukuran mikro yang dirancang masih kurang berdasarkan bidang multi-skala dan multi-fisik. Ilmuwan perlu mengembangkan teknik analisis in-situ untuk mengklarifikasi hubungan antara strategi desain dan kinerja elektroda.

Misalnya, efek distribusi pori pada dispersi tegangan, evolusi struktur partikel aktif, dan ketergantungan kimia permukaan dan distribusi medan listrik pada modifikasi karbon membutuhkan pemahaman mendalam. Mereka mengusulkan bahwa pengembangan teknologi sintesis yang sederhana, ramah lingkungan, efisien, terkendali, dan hemat energi sangat penting untuk memenuhi persyaratan produksi industri.

“Kami berharap dapat mewujudkan penerapan bahan berbasis silikon berbiaya rendah dalam sel penuh melalui desain bahan elektroda, optimalisasi elektrolit, dan inovasi pengikat dengan cara yang sederhana dan ramah lingkungan,” kata Hu.

Informasi lebih lanjut:
Qing Liu et al, Pengejaran anoda mikropartikel berbasis silikon komersial untuk baterai lithium-ion canggih: Tinjauan, Energi Riset Nano (2022). DOI: 10.26599/NRE.2022.9120037

Disediakan oleh Tsinghua University Press

KutipanPara peneliti menerbitkan perspektif tentang anoda mikropartikel berbasis silikon untuk baterai lithium-ion (2022, 22 November) diambil 22 November 2022 dari https://techxplore.com/news/2022-11-publish-perspective-silicon-based-microarticle-anodes .html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.





Source link

Share :

Baca Juga

Para peneliti mengembangkan katoda bebas kobalt untuk baterai lithium-ion

ENERGY

Para peneliti mengembangkan katoda bebas kobalt untuk baterai lithium-ion
Turki akan mulai menguji sumur di ladang gas Laut Hitam mulai Mei

ENERGY

Turki akan mulai menguji sumur di ladang gas Laut Hitam mulai Mei
Pencarian kotak merah: gas pembunuh iklim yang layak dicari

ENERGY

Pencarian kotak merah: gas pembunuh iklim yang layak dicari
Hongaria dalam pembicaraan untuk mengalihkan semua pengiriman gas Rusia ke TurkStream

ENERGY

Hongaria dalam pembicaraan untuk mengalihkan semua pengiriman gas Rusia ke TurkStream
Apakah e-skuter dan sepeda elektronik bersama mengurangi emisi sistem transportasi perkotaan?

ENERGY

Apakah e-skuter dan sepeda elektronik bersama mengurangi emisi sistem transportasi perkotaan?
Tata AutoComp dan Tellus memasok 64 pengisi daya cepat ke Tata Power, Energy News, dan ET EnergyWorld

ENERGY

Tata AutoComp dan Tellus memasok 64 pengisi daya cepat ke Tata Power, Energy News, dan ET EnergyWorld
Eneos Jepang, Sojitz akan membangun pembangkit listrik tenaga surya 204MW di Australia, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

Eneos Jepang, Sojitz akan membangun pembangkit listrik tenaga surya 204MW di Australia, Energy News, ET EnergyWorld
Minyak turun karena pembatasan COVID-19 di Asia kekhawatiran permintaan pakan, Energy News, ET EnergyWorld

ENERGY

Minyak turun karena pembatasan COVID-19 di Asia kekhawatiran permintaan pakan, Energy News, ET EnergyWorld