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बायोएनर्जी 2020: ली-आयन बैटरियों के उच्च प्रदर्शन के लिए प्रीलिथियेटेड Si नैनोकण-कार्बन नैनोट्यूब मिश्रित एनोड

जिम पी. झेंग

Li-आयन बैटरियों (LIBs) के लिए स्वतंत्र लचीले Si नैनोकण-बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (SiNPs-MWNTs) मिश्रित पेपर एनोड अल्ट्रा-सोनिकेशन और दबाव निस्पंदन के संयोजन का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं। कोई प्रवाहकीय योजक, बाइंडर या धातु धारा संग्राहक का उपयोग नहीं किया जाता है। SiNPs-MWNTs मिश्रित इलेक्ट्रोड सामग्री क्रमशः 2298 और 1492 mAh/g की प्रथम चक्र विशिष्ट डिस्चार्ज और चार्ज क्षमता प्राप्त करती है। प्राथमिक चक्र अपरिवर्तनीयता से निपटने के लिए, मिश्रित एनोड को प्री-लिथिएट करने के लिए स्थिर Li धातु पाउडर (SLMP) का उपयोग किया गया है। परिणामस्वरूप, प्राथमिक चक्र अपरिवर्तनीय क्षमता हानि 806 से अट्ठाईस mAh/g तक कम हो जाती है और इसलिए प्रथम चक्र कूलम्बिक दक्षता 65% से 98% तक बढ़ जाती है। एसएलएमपी की प्री-लिथिएशन प्रक्रिया को जानने और Si-आधारित कोशिकाओं के विकास को अनुकूलित करने के लिए विभिन्न एसएलएमपी लोडिंग और सेल प्रदर्शन के बीच संबंध स्थापित किया गया है। प्री-लिथियेटेड एनोड युक्त सेल प्रारंभिक डिस्चार्ज प्रक्रिया से गुजरे बिना 800 एमएएच/जी से अधिक चार्ज क्षमता देने की स्थिति में है, जो नए कैथोड सामग्रियों की खोज को सक्षम बनाता है।

यह भी स्वीकार किया गया कि 3:2 Si/MWNT अनुपात वाला SiNPs-MWNTs इलेक्ट्रोड SiNPs की उच्च क्षमता और इसलिए MWNTs की उच्च विद्युत चालकता और संरचनात्मक स्थिरीकरण गुणवत्ता के बीच इष्टतम संतुलन प्रदर्शित करता है, जिसके परिणामस्वरूप पारंपरिक स्लरी-कास्ट SiNPs इलेक्ट्रोड से बेहतर उच्च दर क्षमता, उच्च विशिष्ट क्षमता और चक्र जीवन होता है। 100 mA/g की वर्तमान घनत्व पर प्रतिवर्ती क्षमता 1866 mAh/g (संपूर्ण समग्र भार के आधार पर, नीचे एक समतुल्य) है। 100 चक्रों के बाद, इलेक्ट्रोड 100 mA/g पर 1170 mAh/g और 500 mA/g पर 750 mAh/g की क्षमता बनाए रखता है।