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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 【讨论】关于用作锂电负极的硅材料
汕头大学海洋科学接受调剂
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200722030094

金虫 (小有名气)

[交流] 【讨论】关于用作锂电负极的硅材料

本人是做锂电正极材料的，所以对锂电负极材料了解甚少。今天看到有兴趣看到一篇关于作锂电负极材料的硅的文章，有点内容不明白，请教下作这方面的人士。
文章原文中说：“在理论上，硅可以存储石墨10倍之多的能量。但有观点指出，由于其膨胀和收缩时的体积差高达4倍左右，因此随着利用次数的增加，电极材料的粒子间以及电极材料与集电体的结合力会变弱。
　　解决这个问题时，如果将硅粒子间的间隙过分扩大，则电子和锂离子的移动会减少，电池性能就会下降。反之，如果粒子间的距离过窄，膨胀和收缩的差就会变大，电极材料则会因体积变化而损坏。为此，目前正在寻找硅粒子尺寸和粒子间的空间的合适尺寸。”
本文对“将硅粒子间的间隙过分扩大，则电子和锂离子的移动会减少”和“粒子间的距离过窄，膨胀和收缩的差就会变大”这两点不明白，帮忙解释下。先对热心的虫子表示感谢！
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1楼 2010-12-29 09:50:47
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HHuntek

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
使用硅碳合金或硅碳复合的方法，都是科学家们的理想。现在Li电池的最大问题是安全性，谁都知道。所以首先要解决的问题，是使用安全的电解液或固态电解液。哪怕使用最安全的电解液，电解液体系上，无法解决硅膨胀的问题。容量增加4倍，硅膨胀造成的体积膨胀也是4倍，也就是体积容量没变，有意义吗？大家忙什么啊。再进一步，要解决硅膨胀的问题，真是太不容易了。那是硅元素本身造成的问题，你能改变元素吗？我一直在研究这方面的问题，最合理的方法应该是碳链为树枝-硅是苹果的结构。所以问题应该简单处理，研究碳结构还是正道，又有安全性和市场性。我虽然是做硅的，但佩服碳这个好东西。硅给了我们地球，碳给了我们生命。
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15楼2014-04-15 14:34:32
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dahaimian

金虫 (正式写手)
200722030094(金币+1): 2010-12-29 10:22:06
200722030094(金币+1): 2011-02-17 16:46:49
200722030094(金币+2): 谢谢！ 2011-04-25 14:33:20
我也是正极材料的，也不清楚，这个需要找对人才可以解决，
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2楼2010-12-29 10:09:51
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200722030094

金虫 (小有名气)
我想这句话并不是只是对于硅这个材料的，有知道这句话怎么解释的帮忙下，谢谢！现在仔细考虑了下，后面这句话“粒子间的距离过窄，膨胀和收缩的差就会变大”有些理解了，是不是说硅本身在充放电的时候一定会发生膨胀和收缩，若合成的硅材料粒子间的距离过窄（是否可理解后堆积紧密？），这样情况下，反应后和起初的体积差别大呢。不知；理解是否对，希望给点建议。但是前面的“将硅粒子间的间隙过分扩大，则电子和锂离子的移动会减少”还是不明白。
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3楼2010-12-29 10:27:56
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fuzasi

新虫 (小有名气)

硅是一种半导体

200722030094(金币+5):我觉得你说得挺有道理的。硅石半导体，间隙过大，中间隔了空气之后，相当于说增大了锂离子迁移的阻力，是吧。但是我想问下，您觉得同等条件下，是空气对锂离子迁移的阻力大，还是硅这种半导体材料的阻力大呢 2010-12-30 10:15:27
200722030094(金币+1): 2011-02-17 16:46:56
用作锂负极材料的是无定形硅，嵌脱锂时会发生相变，体积会发生变化；同时是一种半导体，间隙过大，相当于硅粒子之间隔了一层空气，电子的传导还可借助集流体解决，但锂离子的迁移就不行了。
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4楼2010-12-29 10:43:23
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