Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Tətbiqi Elmlər / Mühəndislik / 2D silisium və qrafenin öz-özünə yığılması ilə yaradılan yüksək elastiklikli Si/C kompozit anodlar
Mühəndislik

2D silisium və qrafenin öz-özünə yığılması ilə yaradılan yüksək elastiklikli Si/C kompozit anodlar

Bu tədqiqat yüksək litium saxlama tutumuna malik silisiumu, yüksək elektrik keçiriciliyi və mexaniki elastikliyi olan qrafenlə eyni özünü daşıyan elektrod quruluşunda birləşdirir.

07/08/2026  Veri Anla 43 baxış
2D silisium və qrafenin öz-özünə yığılması ilə yaradılan yüksək elastiklikli Si/C kompozit anodlar

Bu tədqiqat, yüksək litium depolama tutumune sahip silisium ilə yüksək elektriksel ilətkenliğe və mexaniki esnekliğe sahip qrafeni aynı özünü daşıyan elektrod struktursında birleştirmektedir. Tədqiqatçılar, ikiölçülü silisium mikro/nano-təbəqələrı ilə indirgenmiş qrafen oksidin birbirinin üzerine istiflendiği, harici metal cərəyan kollektoruya ihtiyaç duymadan film hâlinde kullanılabilən Si-rGOP kompozit anod geliştirmiştir. Silisyumun şarj-deşarj sırasında %300'ün üzerine çıkabilən həcm dəyişikliyinin niyə olduğu qırılma sorununu azaltmak üçün tabaka geometrisinden və rGO'nun esnekliğinden yararlanılmış; silisium ilavəsinin filmi kırılganlaştırması isə %2 PVA kullanılarak azaltılmıştır.

Si-rGOP anod, 0,2 A·g-1 cərəyan sıxlığında 1041 mAh·g-1 ilk deşarj tutumu və 720 mAh·g-1 ilk şarj tutumu göstərmişdir. İlk Kulon səmərəliliyi %69 olaraq bildirilmişdir. Aynı cərəyan sıxlığında 300 şarj-deşarj dövrinin sonunda xüsusi tutum 508 mAh·g-1 seviyesinde kalmıştır. Hız testinde tutum 0,1 A·g-1'de 600, 0,2 A·g-1'de 490, 0,5 A·g-1'de 380 və 1,0 A·g-1'de 310 mAh·g-1 olaraq ölçülmüşdür.

LiFePO4 katod və Si-rGOP anodla oluşturulan tam hüceyrə isə başlangıçta 148 mAh·g-1 xüsusi tutum üretmiş və 50 dövr sonunda 112 mAh·g-1 tutumyi korumuştur. Tədqiqatnın vərdiği tutumun saxlanması %75'tir. Esnek paket hücre, düz durumda olduğu gibi büküldüğünde de bir LED sırasıni çalıştırabilmiştir. Bu təcrübə mexaniki elastiklik üçün işlevsel bir gösterim sunmakla birlikdə uzunmüddətli bükme altında elektrokimyəvi ömür, enerji sıxlığı və çok sayıda hücre üzerindeki üretim dəyişənliği ölçülməmişdir.

Türkiyə baxımından tədqiqat; taxıla bilən elektronikaler, elastik sensorler, qatlana bilən elektronik sistemler və şəkil değiştirebilən enerji saxlanması çözümleri üçün silikon-karbon anod tədqiqatlarına uygulanabiləcek bir material arxitekturası sunmaktadır. Bununla belə laboratoriya ölçekli film və sınırlı tam hüceyrə nəticələri, texnologiyanin birbaşa seriyalı istehsale və ya ticari batareyalara hazır olduğunu göstərmir. Yerel üretim açistilikndan elektrod sahə yüklənməsi, elektrolit tüketimi, təhlükəsizlik, çok qatlı pouch hüceyrə performansı, seriyalı istehsal məhsuldarlıqi və uzunmüddətli mexaniki dövrlerin ayrıca doğrulanması gerekir.

Silisyum niyə litium-ion batareyalar üçün ilgi çekicidir?

Silisyum, təxminən 4200 mAh·g-1 teorik xüsusi tutumsi niyəiyle yeni nəsil litium-ion batareya anodları üçün yüksək tutum potansiyeli taşıyan bir materialdir. Ancaq bu avantaj ciddi bir mexaniki sorunla birlikdə gelir. Silisyum litiumlaştığında hacmi %300'ün üzerinde büyüyebilir. Tekrarlanan büyüme və küçülme, aktif hissəcikların qırılmasına, elektrod bütünlüğünün bozulmasına və bərk elektrolit interfeysinün davamlı çatlayıp yeniden oluşmasına yol açabilir.

Bunun sonucunda aktif silisium elektriksel btorlantistiliknı kaybedebilir və elektrolit davamlı yeni səthlerle reaksiyaa girerek tutumnin sürətli biçimde azalmasına niyə ola bilər. Silisyumun kendi elektriksel ilətkenliğinin aştorı olması da yüksək axınm altında performansı sınırlar.

Grafen bu probleme necə yaklaşmaktadır?

Grafen esaslı tabakalar hem ilətken elektron yolları oluşturabilir hem de silisiumun həcm dəyişikliyini mexaniki olaraq karşılayabiləcek esnek bir tor storlayabilir. Tədqiqatçıların yaklaşmaı, silisiumu yalnızca qrafen hissəciklarıyla karıştırmak yerine iki materialyi benzer ikiölçülü geometrilərinden yararlanarak tabaka-tabaka istiflemektir.

Bu struktur üç işlevi aynı anda hedeflemektedir:

  • Silisyum tabakaları arasında davamlı elektriksel ötürmə yolları oluşturmak,
  • Silisyumun həcm dəyişikliyi sırasında qrafenin kıvrılıp şəkil değiştirerek gerilimi karşılamasını storlamak,
  • Harici bir sert elektrod daşıyıcistilikna btorlı olmayan, kendi kendini destekleyen esnek bir film oluşturmak.

İki boyutlu silisium tabakalarının farkı nədir?

Tədqiqatda kullanılan silisium hissəcikları kürəsəl nanohissəciklardan ziyade mikro/nano-təbəqə geometrisindedir. Tədqiqatçılar, bu strukturnın litiumlanma sırasında hacim genişləməsinin çəkilı olaraq tabaka düzlemine dik yönde realleşmesini avantaj olaraq qiymətləndirməktedir.

Bu yönlü genişləmə, uygun biçimde istiflenmiş qrafen tabakalarının silisiumun deformasyonunu karşılamasını kolaylaştırabilir. Böylece tamamen rastgele üçölçülü şişme yerine tabakalı strukturnın tolere edebiləceği bir mexaniki hərəkət hedeflenmiştir.

Kompozit niyə PVA olmadan kırılganlaşmıştır?

6. sayfadaki Şekil 1, qrafen oksid kâğıdının kendi başına ciddi bükülmeye dayanabildiğini göstərir. Ancaq silisium tabakaları kompozite eklendiğinde kurutulan Si/C film sertleşmiş və çatlaqlar oluşmuştur.

Tədqiqatçılar bu sorunu azaltmak üçün %2 polivinil spirtü mexaniki güçlendirici olaraq eklemiştir. PVA ilavəsinden sonra geniş alanlı, bütünlüğünü koruyan film elde edilmiş və film təxminən 5 mm çapındaki cam çubuğun etrafında büküldüğünde görünür mexaniki zədə gözlenmemiştir.

Bu təcrübə kompozitin yüksək bükülebilirliğini göstərir; ancaq tədqiqatda film üçün dartılma möhkəmliyi, Young modulu, qırılma uzaması və ya minimum tekrarlanabilir bükülme yarıçapı gibi nicel mexaniki parametreler vərilməmişdir.

Silisyum və qrafen realten tabaka-tabaka temas etmiş midir?

7. sayfadaki TEM görüntülərinde Si mikro/nano-təbəqələrı ilə rGO'nun birbirinin üzerine bindiği görülmektedir. Grafen tabakalarının belirgin biçimde kırışık olduğu və silisium səthleriyle geniş temas alanı oluşturduğu gösterilmiştir.

Yüksek böyütməli TEM görüntülərinde kristal silisium ilə amorf rGO birbirinden ayırt ediləbilmekte; silisium səthinde təxminən 1 nm kalınlığında amorf oksit tabakası gözlenmektedir.

Kesit EDX haritalarında oksigen, karbon və silisiumun dtorılımları tabakalı biçimde izlenmiştir. Tədqiqatçılar bunu quruma sırasında Si tabakaları ilə qrafenin birbirini izleyen bir istif struktursı oluşturduğunun kanıtı olaraq qiymətləndirməktedir.

Arayüzde kimyəvi btor oluşmuş mudur?

FTIR analizinde rGO, silisium tabakaları və Si-rGOP kompoziti ayrı ayrı müqayisə edilmişdir. Tədqiqatçılar kompozitte təxminən 600 cm-1'de ortaya çıkan ilavə bandı Si-C titrəməi olaraq atamış və bunu silisium ilə qrafen arasında yeni kimyəvi btor oluşumunun göstəricisi şeklinde yorumlamıştır.

Tədqiqatnın yorumuna göre bu arayüz btorı iki avantaj storlayabilir. Birincisi, silisium ilə qrafen arasındaki elektriksel temasın mexaniki olaraq daha kararlı hâle gelmesidir. İkincisi isə qrafen qatının silisium səthini elektrolitle birbaşa temastan kısmen ayırarak yapay bir SEI benzeri koruyucu struktur görevi görebilmesidir.

Ancaq tədqiqat arayüz kimyasını XPS, bərk hâl NMR və ya başka tamamlayıcı btor karakterizasyon teknikleriyle ayrıca doğrulamamıştır. Bu niyəle Si-C btorının varlığına ilişkin nəticə, tədqiqatda sunulan FTIR yorumuna dayanmaktadır.

Kompozitte ne kadar silisium bulunmaktadır?

TGA analizinde GOP və rGOP təxminən 500 °C civarında sürətli oksidləşmə və kütlə kaybı göstərmişdir. Si-rGOP kompozitinde isə kütlə kaybı daha yavaş realleşmiş və təcrübə sonunda təxminən %43 qalıq kütlə kalmıştır.

Tədqiqatçılar bu %43'lük qalıqyı kompozitteki silisium içeriği olaraq dəyərlendirmiştir. Bununla belə başlangıç reçetesinde eklenen silisiumun mutlak kütləsi və Si:rGO başlangıç nisbətı açıq biçimde vərilməmişdir.

rGOP tek başına necə performans göstərmişdir?

İndirgenmiş qrafen oksid kâğıdı, tədqiqatda əsas müqayisə elektrodu olaraq istifadə edilmişdir. Şekil 4(a)'ya göre rGOP'un başlangıç xüsusi tutumsi təxminən 100 mAh·g-1 iken 300 dövr sonunda təxminən 60 mAh·g-1'e düşmüştür.

Bu dəyərlər Si-rGOP kompozitinin tutumuyle karşılaştırıldığında, toplam litium depolama tutumunin əhəmiyyətli bölümünün silisium tabakalarından geldiğini göstərir.

Si-rGOP'un ilk dövr performansı nədir?

ParametreBildirilən dəyər
Akım yoğunluğu0,2 A·g-1
İlk deşarj tutumu1041 mAh·g-1
İlk şarj tutumu720 mAh·g-1
İlk Kulon səmərəliliyi%69
300. dövr tutumu508 mAh·g-1

İlk şarj tutumunin deşarj tutumunden aştorı olması ilk dövrde geri döndürülemeyen litium tüketimini göstərir. Tədqiqat bu təkanların ayrıntılı kimyəvi bilançosunu vərmemiştir.

300 dövr sonunda ne olmuştur?

11. sayfadaki Şekil 4(c), ilk dövrlerde tutumnin sürətli biçimde azaldığını, ardından təxminən 500 mAh·g-1 çmərhələsinde daha kararlı bir plato oluştuğunu göstərir. 0,2 A·g-1'de 300 dövr sonundaki xüsusi tutum 508 mAh·g-1 olaraq vərilmiştir.

Kulon səmərəliliyi de ilk dövrden sonra yüksək bir səviyyəe çıkmakta və qrafte 300 dövr boyunca buna yaxınn kalmaktadır. Ancaq makale son dövr orta Kulon səmərəliliyini və ya dövrler arasındaki standart yawyı sayısal olaraq vərmemiştir.

Silisyumun kristal quruluşsı dövr sırasında değişmiş midir?

Şarj-deşarj eğrilərinde ilk dövrlerde belirgin bir gerilim platosu gözlenmiştir. Tədqiqatçılar bunu başlangıçtaki silisium tabakalarının iyi kristalliğine btorlamaktadır.

Çevrim sayistilik arttıkça bu belirgin plato daha eğimli bir profilə dönüşmektedir. Tədqiqat bu değişimi silisium tabakalarının elektrokimyəvi dövr sırasında kademeli amorfləşməsıyla açıqlamaktadır.

Akım yoğunluğu yükseldiğinde tutum necə değişmiştir?

Akım yoğunluğuÖzgül tutum
0,1 A·g-1600 mAh·g-1
0,2 A·g-1490 mAh·g-1
0,5 A·g-1380 mAh·g-1
1,0 A·g-1310 mAh·g-1

Akım yoğunluğu yükseldikçe kullanılabilir tutum düzenli biçimde azalmaktadır. Şekil 4(e)'de cərəyan sıxlığı tekrar düşürüldüğünde tutumnin yeniden yükseldiği görülmektedir; bu, elektrodun yüksək axınm uygulamasından sonra litium depolama işlevini tamamen kaybetmediğini göstərir.

Tədqiqatçılar 1,0 A·g-1'in üzerindeki axınm sıxlıqlarını test etmemiştir. Bunun niyəi olaraq indirgeme sonrasında rGOP üzerinde kalan qüsurlar və fonksionel grupların elektron hərəkətliliğini sınırlandırması gösterilmiştir.

Tam hücre təcrübəi niyə əhəmiyyətlidir?

Bir anod materialsinin yalnızca litium metal qarşı elektrodlu yarım hücrede test edilmesi, real batareya davranışı hakkında sınırlı bilgi vərir. Bu niyəle tədqiqatçılar Si-rGOP anodları LiFePO4 katodlarla eşleştirerek tam hüceyrə yaratmışdır.

Tam hücre parametresiBildirilən nəticə
KatotLiFePO4
AnotSi-rGOP
Başlangıç xüsusi tutumsi148 mAh·g-1
50. dövr tutumu112 mAh·g-1
Kapturşue qorunumu%75
Bildirilən tədqiqat gerilim aralığı2,8–3,3 V

Şarj və deşarj eğrilərinin birbirine yaxınn biçimde ilərlemesi tədqiqatçılar tarafından iyi geri çevrilənlik və struktursal sabitlik göstəricisi olaraq yorumlanmıştır.

Bununla belə tam hüceyrə tutumunin hansı aktif material kütləsine göre normalize edildiği mənbəta açıq biçimde belirtilmemiştir. Bu niyəle 148 və 112 mAh·g-1 dəyərlərini başka tam hüceyrəlerle birbaşa karşılaştırırken dikkatli olunmalıdır.

Bükülmüş batareya realten çalışmış mıdır?

Evət. 12. sayfadaki Şekil 5(c), esnek pouch hüceyrənin bir LED sırasıne btorlandığı iki durumu göstərir. LED'ler hücre düz durumdayken de elle bükülmüş durumdayken de yanmaktadır.

Bu gösterim, elektrik btorlantistiliknın və hücre işlevinin tek bir bükülme koşulunda korunabildiğini ortaya koymaktadır. Ancaq tədqiqat:

  • Bükülme yarıçapını,
  • Bükülme açistiliknı,
  • Kaç mexaniki dövr uygulandığını,
  • Bükülmüş və düz durumdaki tutum farkını,
  • İç müqavimət dəyişikliyini,
  • Uzun süreli mexaniki yorğunluqyı

sayısal olaraq raporlamamıştır. Bu niyəle LED gösterimi işlevsel bir kavram kanıtıdır; binlerce bükülmeye dayanıklı ticari esnek batareya doğrulaması değildir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri nələrdir?

  • Silisyum və qrafen, benzer ikiölçülü geometrilər kullanılarak birbaşa istiflenmiştir.
  • Kompozit özünü daşıyan və bükülebilir film hâlinde hazırlanmışdır.
  • PVA'nın kırılgan Si/rGO filme mexaniki elastiklik kazandırdığı görsel olaraq gösterilmiştir.
  • TEM, kesit EDX, FTIR və TGA ilə struktur fərqli açılardan karakterize edilmiştir.
  • Silisyum ilə rGO arasında geniş arayüz teması gösterilmiştir.
  • 300 dövrlik yarım hücre testi həyata keçirilmişdir.
  • Farklı axınm sıxlıqlarında sürət performansı ölçülmüşdür.
  • LiFePO4 katodla tam hüceyrə kurulmuştur.
  • Esnek pouch hüceyrənin bükülmüş durumda LED çalıştırabildiği gösterilmiştir.
  • Ying Sun və Ting Zhu'nun eş katkistilik mənbəta açıq biçimde bildirilmişdir.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri nələrdir?

  • Deney bölümünde yarım hücrelerin tam hüceyrə montaj protokolü ayrıntılı olaraq vərilməmişdir.
  • Elektrolit biləşimi və miktarı açıqlanmamışdır.
  • Separatör tipi belirtilmemiştir.
  • Silisyum tabakalarının kayntorı, orta kalınlığı və boyut dtorılımı ayrıntılı olaraq vərilməmişdir.
  • Başlangıç Si:rGO kütlə nisbəti açıqça belirtilmemiştir.
  • TGA'daki %43 qalıq kütlə silisium miktarı olaraq yorumlanmış olsa da btorımsız kimyəvi miktar tayini vərilməmişdir.
  • Aktif material sahə yüklənməsi, mg·cm-2, belirtilmemiştir.
  • Elektrotun alan tutumu, mAh·cm-2, vərilməmişdir.
  • Film kalınlığı üçün yalnızca rGOP üzerinde təxminən 2 µm dəyəri vərilmiş; nihai Si-rGOP elektrod kalınlığı sistematik olaraq raporlanmamıştır.
  • Elektrotun elektriksel ilətkenliği birbaşa ölçülməmişdir.
  • Çekme möhkəmlikı, Young modulu və qırılma uzaması ölçülməmişdir.
  • Uzun süreli tekrarlı bükülme altında elektrokimyəvi tutum ölçülməmişdir.
  • Yarım hücrede ilk Kulon səmərəliliyi %69 ilə sınırlıdır.
  • 300 dövr sonrasında daha uzun ömür testi strukturlmamıştır.
  • 1 A·g-1'in üzerinde sürət performansı incelenmemiştir.
  • Tam hücre yalnızca 50 dövr boyunca raporlanmıştır.
  • Tam hücre xüsusi tutumsinin hansı kütlə əsasinde hesaplandığı açıq değildir.
  • Hücre enerji sıxlığı və güc sıxlığı vərilməmişdir.
  • N/P tutum nisbətı və elektrod dmaneəemesi belirtilmemiştir.
  • Ön lityasyon uygulanıp uygulanmadığı açıqlanmamışdır.
  • Hücre sayistilik, btorımsız tekrarlar, hata çubukları və statistik dtorılımlar vərilməmişdir.
  • Güvənlik, şişme, termal sabitlik və abuse testleri yoxdur.
  • Seri üretim xərci və ya üretim məhsuldarlıqi dəyərlendirilmemiştir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

  • Si tabakaları ilə rGO'nun birbirine temas eden tabakalı bir kompozit film oluşturabildiği gösterilmiştir.
  • %2 PVA ilavəsi, tədqiqatdaki hazırlama koşullarında film bütünlüğünü və bükülebilirliği iyiləştirmiştir.
  • Si-rGOP, rGOP'tan daha yüksək xüsusi tutum üretmiştir.
  • Si-rGOP 0,2 A·g-1'de 300 dövr sonunda 508 mAh·g-1 tutum vərmiştir.
  • Akım yoğunluğu 0,1'den 1,0 A·g-1'e yükseltildiğinde tutum 600'den 310 mAh·g-1'e düşmüştür.
  • LiFePO4/Si-rGOP tam hüceyrə 50 dövr sonunda 112 mAh·g-1 tutum göstərmişdir.
  • Hazırlanan pouch hüceyrə bükülmüş durumda LED sırasıni çalıştırabilmiştir.

Tədqiqatın sübut etmədiyi nəticələr

  • Si-rGOP'un ticari qrafit anodlardan daha uzun ömürlü olduğu kanıtlanmamıştır.
  • Kompozitin ticari səviyyəde enerji sıxlığı storladığı gösterilmemiştir.
  • 300 dövrden çok daha uzun istifadə ömrü doğrulanmamışdır.
  • Binlerce mexaniki bükülmeye karşı batareya performansı test edilmemiştir.
  • Yapının sənaye rulodan ruloya üretime birbaşa uygun olduğu kanıtlanmamıştır.
  • Si-C arayüz btorlarının elektrokimyəvi iyiləşmenin tek niyəi olduğu birbaşa ayrıştırılmamıştır.
  • Grafenin real hücre üçünde eksiksiz bir yapay SEI tabakası gibi davrandığı birbaşa ölçülməmişdir.
  • Malzemenin taxıla bilən elektronikalerde təhlükəsiz və uzunmüddətli istifadəı doğrulanmamışdır.

Giyiləbilir və esnek elektronikler açistilikndan niyə əhəmiyyətlidir?

Geleneksel elektrodlar aktif materialnin metal cərəyan kollektoru üzerine btorlayıcıyla kaplanmasına dayanır. Esnek cihazlarda metal folyo, kalın btorlayıcı qatları və hissəciklı elektrod struktursı tekrarlı şəkil değiştirme sırasında mexaniki sınırlama oluşturabilir.

Bu tədqiqatda isə aktif Si/rGO kompozitinin kendisi ince, özünü daşıyan və bükülebilir bir elektrod görevi görmektedir. Böyle bir yaklaşma yeterli alan tutumu və uzun dörütubət davamlılıqla birleştiriləbilirse, qatlana bilən ekranlar, vücuda uyumlu elektronikler və elastik sensor sistemleri üçün daha ince batareya tasarımlarına katkı storlayabilir.

Ancaq bu potansiyel ilə mevcut eksperimental kanıt birbirinden ayrılmalıdır. Tədqiqat esnek elektrod və çalışan bir bükülmüş pouch hüceyrə göstərir; ticari giyiləbilir cihaz ömrünü və ya seri üretiləbilir hücre arxitekturasıni henüz doğrulamamaktadır.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Grafen oksit üretimi

GO, modifiye Hummers metoduyle hazırlanmışdır.

İşlemKaynakta vərilən koşul
Başlangıç qrafiti2 g pul qrafit
Başlangıç sıcaklığı0 °C buz banyosu
H₂SO₄46 mL konsantre sulfat turşusu; 3 dakika karıştırma
NaNO₃0,5 g; ilavə 5 dakika karıştırma
KMnO₄3 g; 5 dakika karıştırma
İlk oksidləşməBuz banyosunda 2 saat saxlama
İkinci temperatur mərhələsı35 °C'de 3 saat karıştırma
Su ilavəsi46 mL deionize su
Yüksek temperatur mərhələsı90 °C'de 30 dakika karıştırma
H₂O₂150 mL, %5 çxüsusiti; 0 °C'de ilavə
SaflaştırmapH təxminən 7 oluncaya kadar santrifüj və deionize suyla yıkama

rGOP hazırlanması

Hazırlanan GO jeli kurutularak qrafen oksid kâğıdı oluşturulmuştur. GOP daha sonra 200 g·L-1 natrium L-askorbat çxüsusitisine 80 °C'de 30 dakika daldırılmış və kurutularak kısmen reduksiya olunmuş qrafen oksid kâğıdı elde edilmiştir.

Si-rGOP kompozit elektrod hazırlanması

  • İki boyutlu Si mikro/nano-təbəqələrı GO jeline eklenmiştir.
  • Karışım 90 °C'de karıştırılmıştır.
  • %2 PVA ilavə edilərek çözündürülmüştür.
  • Karışım kurutularak film oluşturulmuştur.
  • Film 80 °C'deki sodyum askorbat çxüsusitisine daldırılarak indirgenmiştir.
  • Son kurutmayla Si-rGOP özünü daşıyan kompozit anod elde edilmiştir.

Kaynak, Si tabakalarının başlangıç kütləsini, GO miktarını və nihai film başına material miktarını açıqça vərmemektedir.

Mikrostruktursal karakterizasyon

TeknikTemel gözlem
SEMGOP/rGOP'un tabakalı struktursı və nihai filmin mexaniki bütünlüğü
TEMSi tabakaları ilə rGO arasında geniş örtüşme və yaxınn temas
Yüksek ayırdetmə qabiliyyətilü TEMSi üzerinde təxminən 1 nm amorf oksit tabakası
EDXO, C və Si'nin kompozit kesitte tabakalı dtorılımı
FTIRKompozitte təxminən 600 cm-1'de Si-C olaraq yorumlanan ek pik
TGAYaklaşık %43 qalıq kütlə; tədqiqatçılar tarafından Si içeriği olaraq yorumlandı

Mekanik gözlemler

rGOP ciddi katlama və bükmeye görünür çat oluşturmadan dayanmıştır. Silisyumun eklenmesiyle PVA bulunmayan kompozit kurutma sonrasında sert və kırılgan hâle gelmiştir. %2 PVA kullanılan nihai film isə bütünlüğünü korumuş və 5 mm çapındaki cam çubuk etrafında görünür zədə olmadan bükülebilmiştir.

Yarım hücre dövr nəticələri

ElektrotKoşulSonuc
rGOP300 dövrYaklaşık 100 mAh·g-1'den 60 mAh·g-1'e düşüş
Si-rGOPİlk deşarj1041 mAh·g-1
Si-rGOPİlk şarj720 mAh·g-1
Si-rGOPİlk Kulon səmərəliliyi%69
Si-rGOP0,2 A·g-1, 300 dövr508 mAh·g-1

Hız performansı

Akım yoğunluğuSi-rGOP xüsusi tutumsi
0,1 A·g-1600 mAh·g-1
0,2 A·g-1490 mAh·g-1
0,5 A·g-1380 mAh·g-1
1,0 A·g-1310 mAh·g-1

Tam hücre nəticələri

ParametreSonuc
KatotLiFePO4
AnotSi-rGOP
İlk xüsusi tutum148 mAh·g-1
50 dövr sonrası tutum112 mAh·g-1
Kapturşue qorunumu%75
Bildirilən gerilim aralığı2,8–3,3 V
Esnek tədqiqat gösterimiLED sırası düz və bükülmüş pouch hüceyrəyle çalıştırıldı

Kaynak üçündeki terminoloji və raporlama notları

  • Metinde başlangıç hammaddesi “flake graphite” olaraq açıqlanırken Şekil 1 açıqlamasında (a) görüntüsü “Flake graphene” olaraq adlandırılmıştır. Bu iki ifade mənbə üçünde tam olaraq uyumlu değildir.
  • Özette son geri dönən tutum təxminən 500 mAh·g-1 olaraq yuvarlanırken nəticə və elektrokimyəvi bölümde 300 dövr sonrası dəyər 508 mAh·g-1 olaraq vərilmiştir.
  • Tədqiqat “self-supporting” və “flexible” elektrod terimlerini kullanmaktadır; ancaq mexaniki xüsusilikler nicel dartılma/bükme ölçmələriyle vərilməmişdir.
  • FTIR'daki 600 cm-1 piki tədqiqatçılar tarafından Si-C btorı olaraq yorumlanmıştır; ek bir btor tayin üsulu raporlanmamıştır.
  • TGA'daki %43 qalıq kütlə tədqiqatda silisium nisbətı olaraq yorumlanmıştır.
  • Tam hücre xüsusi tutumsinin hesablama tabanı açıqça belirtilmemiştir.

Tekrarlanabilirlik açistilikndan eksik bilgilər

Tədqiqat kompozit sentezinin əsas kimyəvi adımlarını vərmekle birlikdə elektrokimyəvi təcrübəlerin birebir tekrarlanabilmesi üçün gerekli bazı bilgilər mənbəta yoxdur. Bunlar arasında elektrolitin kimyəvi biləşimi və hacmi, separatör, hücre tipi və boyutu, aktif material yükləməsi, N/P nisbəti, elektrod alanı, tam hüceyrə dmaneəeme üsulu, varsa ön litiumlama, dövr sıcaklığı və test edilən btorımsız hücre sayistilik yer almaktadır.

Bu eksiklikler xüsusilikle yüksək tutumli silisium anodların fərqli laboratoriyalar arasında karşılaştırılmasında əhəmiyyətlidir; çünki aktif madde yükləməsi, fazala litium istifadəı və elektrolit miktarı laboratoriya ölçekli tutum nəticələrinı əhəmiyyətli ölçüde etkiləyebilir.

Mənbə və metod qeydi

Tədqiqatnın tam özgün adı: Highly Flexible Si/C Composite Anodes Constructed via Spontaneous Stacking of 2D Silicon and Graphene

Müəlliflər və doğru sıraları: Ying Sun; Ting Zhu; Yuchen Zhang; Qingxin Wu; Guanghong Chen; Shanyi Wang; Yuxuan Hong; Pengfei Su.

Eş katkı: Ying Sun və Ting Zhu tədqiqatya eşit katkı storlamıştır.

Sorumlu müəllif: Pengfei Su.

Sorumlu müəllif e-posta adresi: spf9512@foxmail.com

Kurum: Jiangsu Engineering Research Center for Photovoltaic Power Generation, School of Electronic Information Engineering, Suzhou Polytechnic Univərsity, Suzhou 215000, Çin.

DOI: Tədqiqat metninde açıq bir DOI vərilməmişdir. Yapılan bibliyoqraf taramada DOI btorımsız olaraq doğrulanamadığı üçün tahmini bir DOI eklenmemiştir.

Dergi: Tədqiqatnın bu sürümü üçün rəyçili bir dergi və nihai dergi yayını doğrulanamamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN qeyd numarası: 7199871.

Kesin qeyd tarihi: Kaynak metninde belirtilmemiş və dış taramada btorımsız olaraq doğrulanamamıştır.

Kaynak türü: Esnek, kendinden destekli Si/rGO litium-ion batareya anodlarının üretimi, material karakterizasyonu və elektrokimyəvi qiymətləndirməsini içeren eksperimental tədqiqat preprinti.

Hakemlik durumu: Tədqiqat metninde açıqça rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprint olduğu belirtilmektedir.

Resmî mənbə btorlantistilik:SSRN tədqiqat kaydı

Finansman: Müəlliflər Suzhou Polytechnic Univərsity'ye maliyyələşdirmə desteği üçün teşekkür etmiştir. Ayrıntılı proje və ya hibe numarası vərilməmişdir.

Çıkar çatışması: Müəlliflər tədqiqatyı etkiləyebiləcek bilinen finansal çıkar və ya kişisəl ilişkinin bulunmadığını beyan etmiştir.

Bu türk dili açıqlama yalnızca yüklenen tədqiqatın bilimsel içeriğine dayanılarak hazırlanmışdır. Məqalədeki SEM və TEM görüntüləri, EDX haritaları, FTIR və TGA eğriləri, elektrokimyəvi dövr qrafleri, sürət testi və tam hüceyrə bükülme gösterimi birlikdə qiymətləndirilmişdir. Bilimsel tapıntılara dış mənbəlardan yeni performans dəyərləri eklenmemiştir.

Tədqiqatnın əsas məhdudiyyətləri; elektrokimyəvi hücre hazırlama ayrıntılarının yetersiz raporlanması, aktif madde sahə yüklənməsi və elektrolit miktarının belirtilmemesi, mexaniki esnekliğin nicel olaraq ölçülmemesi, tam hüceyrə testinin 50 dövrle sınırlı kalması, ilk Kulon səmərəliliyinin %69 olması, uzunmüddətli bükülme-elektrokimya birlikdə dövr testinin bulunmaması və nəticələrin hücreler arası statistik dtorılımla desteklenmemesidir.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy