من أجل التعلم من بعضها البعض ، ما هي العمليات التي يمكن استخدامها لتعديل السيليكون وتحسينه؟ يمكن للمعالجة المركبة للسيليكون والمواد الأخرى أن تلعب تأثيرًا أفضل ، من بينها المواد المركبة السيليكون والكربون هي نوع من المواد التي تمت دراستها أكثر.
تعد مواد الكربون حاليًا أكثر المواد القطب السلبي المستخدمة ، ويمكن تقسيم مادة الكربون إلى كربون ناعم (الكربون المصاب بالجرافيت) ، والجرافيت ، والكربون الصلب (الكربون غير المتبلور) ، يمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية للشحن والتفريغ على النحو التالي:
تحتوي مادة أنود الكربون على استقرار دوري جيد وموصلية كهربائية ممتازة ، ولا يكون لأيونات الليثيوم تأثيرًا واضحًا على تباعد الطبقة ، ويمكن أن تتكيف مع التوسع في حجم السيليكون إلى حد ما ، لذلك يتم استخدامه غالبًا للتفاقم مع السيليكون.
بشكل عام ، وفقًا لأنواع مواد الكربون ، يمكن تقسيم المركبات إلى فئتين: المواد المركبة التقليدية للكربون السيليكون والمواد المركبة الكربونية الجديدة للسيليكون. من بينها ، تشير المواد المركبة التقليدية إلى السيليكون والجرافيت ، MCMB ، الأسود الكربوني وغيرها من المركبات ، والمواد المركبة الجديدة للسيليكون والكربون تشير إلى أنابيب السيليكون والكربون النانوية ، الجرافين وغيرها من المواد النانوية الكربونية الجديدة.
وفقًا لوضع التوزيع للسيليكون ، يتم تقسيم مواد أنود الكربون السيليكون بشكل أساسي إلى نوع مطلي ونوع مضمن ونوع التلامس الجزيئي ، ووفقًا للتشكل ، يتم تقسيمها إلى نوع الجسيمات ونوع الفيلم ، ووفقًا لعدد الكربون السيليكون الأنواع ، المركب الكربوني السيليكون الثنائي والسيليكون مركب متعدد. يوضح الشكل التالي التوزيع مختلف لمواد أنود الكربون السيليكون:
تشمل عمليات التحضير لمركبات الكربون السيليكون طحن الكرة ، وارتفاع درجة الحرارة ، وترسيب البخار الكيميائي ، وترسب الثرثرة ، والتبخر وما إلى ذلك. يمكن أن تصل السعة العكسية لأنود الكربون السيليكون الذي تحضيره بواسطة طريقة طحن الكرة كما يفضي إلى تحسين أداء دورة البطارية.
طريقة تكسير درجة الحرارة العالية هي طريقة للحصول على مواد مركبة Si/C عن طريق تكسير جزيئات السيليكون النانو والسلائف العضوية أو الانحلال الحراري المباشر لسلائف السيليكون. تكون سعة غرام للمواد المركبة للسيليكون التي تم الحصول عليها بواسطة هذه الطريقة أقل من تلك الخاصة بالمواد المركبة Si/C التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة طحن الكرة عالية الطاقة ، ولكنها أعلى من الجرافيت ، حوالي 300 ~ 700 مللي أمبير في الساعة/جم. وذلك لأن مادة الإلكترود التي أعدتها طريقة الانحلال الحراري تحتوي على عدد كبير من المواد النشطة غير الإلكترونية ، مما يقلل من قدرة مادة القطب.
تمت دراسة جزيئات Nano-Silicon في وقت سابق كمواد قطبية سلبية ، ولكن تأثير حجم التوسع الكبير يحد من تطبيقها. تحتفظ المادة المركبة التي أعدها مركب الكربون السيليكون بمساحة التوسع لتوسيع حجم السيليكون ، وتعوض عن أوجه القصور في الموصلية الضعيفة للسيليكون وفيلم SEI غير المستقر إلى حد ما ، وقد تم القلق على نطاق واسع وتطبيقه من قبل مصنعي الخلايا . تم إطلاق الشركة المصنعة للسيارات الشهيرة Tesla في عام 2016 ، وهي مادة أنود خلية بطارية Modle3 هي مادة أنود كربون من السيليكون ، وسرعتها من 0 إلى 60 ميلًا في الساعة (حوالي 96.6 كيلومتر) ، المهتمين يمكن أن الانتباه إلى.