Академиялык изилдөөлөр, түшүнүктүү тил

Verianla | Кыргызча академиялык изилдөөлөр жана илим

27 сентябрь 2026, Жекшемби
VERİANLAКөз карандысыз илимий басма
Менюну ачуу же жабуу
...
Башкы бет / Колдонмо илимдер / Инженерия / 2D кремний жана графендин өзүнөн-өзү катталышы менен түзүлгөн жогорку ийкемдүү Si/C композит аноддор
Инженерия

2D кремний жана графендин өзүнөн-өзү катталышы менен түзүлгөн жогорку ийкемдүү Si/C композит аноддор

Бул изилдөө жогорку литий сактоо сыйымдуулугу бар кремнийди, жогорку электр өткөрүмдүүлүккө жана механикалык ийкемдүүлүккө ээ графен менен бир эле өзүн көтөргөн электрод түзүмүндө бириктирет.

07/08/2026  Veri Anla 31 көрүү
2D кремний жана графендин өзүнөн-өзү катталышы менен түзүлгөн жогорку ийкемдүү Si/C композит аноддор

Бул изилдөө, жогорку литий depolama кубаттуулугуne sahip кремний менен жогорку elektriksel мененtkenliğe жана механикалык esnekliğe sahip графенi aynı өзүн көтөргөн электрод түзүмsında birleştirmektedir. Изилдөөчүлөр, эки өлчөмдүү кремний mikro/нано-катмарларı менен indirgenmiş графен oksidin birbirinin üzerine istiflendiği, harici металл ток жыйнагычya ihtiyaç duymadan плёнка hâlinde kullanılabмененn Si-rGOP композит анод geliştirmiştir. Silisyumun заряд-разряд sırasında %300'ün üzerine çıkabмененn көлөм өзгөрүшүnin эмне үчүн болгону сынуу sorununu azaltmak үчүн tabaka geometrisinden жана rGO'nun esnekliğinden yararlanılmış; кремний ilaжанаsinin плёнкаi kırılganlaştırması болсо %2 PVA kullanılarak azaltılmıştır.

Si-rGOP анод, 0,2 A·g-1 ток тыгыздыгыnda 1041 mAh·g-1 ilk разряд сыйымдуулугу жана 720 mAh·g-1 ilk заряд сыйымдуулугу көрсөткөн. İlk Кулон натыйжалуулугу %69 катары билдирилген. Aynı ток тыгыздыгыnda 300 заряд-разряд циклinin sonunda өздүк сыйымдуулук 508 mAh·g-1 seviyesinde kalmıştır. Hız тестinde кубаттуулук 0,1 A·g-1'de 600, 0,2 A·g-1'de 490, 0,5 A·g-1'de 380 жана 1,0 A·g-1'de 310 mAh·g-1 катары өлчөнгөн.

LiFePO4 катод жана Si-rGOP анодla oluşturulan толук клетка болсо başlangıçta 148 mAh·g-1 өздүк сыйымдуулук üretmiş жана 50 цикл sonunda 112 mAh·g-1 кубаттуулукyi korumuştur. Изилдөөnın жанаrdiği сыйымдуулуктун сакталышы %75'tir. Esnek пакет hücre, düz durumda болгону gibi büküldüğünde de bir LED катарni çalıştırabilmiştir. Bu эксперимент механикалык ийкемдүүлүк үчүн işlevsel bir gösterim сууnmakla бирге узак мөөнөттүү bükme altında электрохимиялык ömür, энергия тыгыздыгы жана çok sayıda hücre üzerindeki üretim өзгөрмөliği өлчөнгөн эмес.

Түркия жагынан изилдөө; кийилүүчү электроникаler, ийкемдүү сенсорler, бүктөлүүчү электронik системаler жана сүрөт değiştirebмененn энергия сактоо çözümleri үчүн silikon-көмүртек анод изилдөөlarına uygulanabмененcek bir материал архитектурасы сууnmaktadır. Ошентсе да лаборатория ölçekli плёнка жана sınırlı толук клетка натыйжалары, технологияnin түздөн-түз сериялык өндүрүшe же ticari батареяlara hazır болгонуnu көрсөтпөйт. Yerel üretim açжылуулукndan электрод аянттык жүктөм, elektrolit tüketimi, коопсуздук, çok катмарlı pouch клетка performansı, сериялык өндүрүш түшүмi жана узак мөөнөттүү механикалык циклlerin өзүнчөca doğrulanması gerekir.

Silisyum эмне үчүн литий-ион батареялары үчүн ilgi çekicidir?

Silisyum, болжол менен 4200 mAh·g-1 teorik өздүк сыйымдуулукsi эмне үчүнiyle yeni муун литий-ион батарея анодları үчүн жогорку кубаттуулук potansiyeli taşıyan bir материалdir. Бирок bu avantaj ciddi bir механикалык sorunla бирге gelir. Silisyum литийlaştığında hacmi %300'ün üzerinde büyüyebilir. Tekrarlanan büyüme жана küçülme, aktif бөлүкчөların сынууsına, электрод бардыкlüğünün bozulmasına жана катуу электролит интерфейсиnün үзгүлтүксүз çatlayıp yeniden oluşmasına yol açabilir.

Bunun sonucunda aktif кремний elektriksel байланышsını kaybeчыгымlir жана elektrolit үзгүлтүксүз yeni бетlerle реакцияa girerek кубаттуулукnin ылдам biçimde azalmasına эмне үчүн болушу мүмкүн. Silisyumun kendi elektriksel мененtkenliğinin төмөн olması da жогорку агымm altında performansı sınırlar.

Grafen bu пробleme кантип yaklaşmaktadır?

Grafen esaslı tabakalar hem мененtken электрон yolları oluşturabilir hem de кремнийun көлөм өзгөрүшүni механикалык катары karşılayabмененcek esnek bir тор sторlayabilir. Изилдөөчүлөрın yaklашып кетүүı, кремнийu yalnızca графен бөлүкчөlarıyla karıştırmak yerine iki материалyi benzer эки өлчөмдүү geometrмененrinden yararlanarak tabaka-tabaka istiflemektir.

Bu түзүм üç işlevi aynı anda hedeflemektedir:

  • Silisyum tabakaları arasında үзгүлтүксүз elektriksel өткөрүү yolları oluşturmak,
  • Silisyumun көлөм өзгөрүшү sırasında графенin kıvrılıp сүрөт değiştirerek gerilimi karşılamasını sторlamak,
  • Harici bir sert электрод ташууучуsına bторlı olmayan, kendi kendini destekleyen esnek bir плёнка oluşturmak.

İki boyutlu кремний tabakalarının farkı эмне?

Изилдөөda kullanılan кремний бөлүкчөları сфералык нанобөлүкчөlardan ziyade mikro/нано-катмар geometrisindedir. Изилдөөчүлөр, bu түзүмnın литийленүү sırasında hacim genиштетүүsinin салмакlı катары tabaka düzlemine dik yönde чыныгыleşmesini avantaj катары баалооktedir.

Bu yönlü genиштетүү, uygun biçimde istiflenmiş графен tabakalarının кремнийun deformasyonunu karşılamasını kolaylaştırabilir. Böylece tamamen rastgele үч өлчөмдүү şişme yerine tabakalı түзүмnın tolere eчыгымleceği bir механикалык кыймыл hedeflenmiştir.

Kompozit эмне үчүн PVA olmadan kırılganlaşmıştır?

6. sayfadaki Şekil 1, графен оксиди kâğıdının kendi başına ciddi bükülmeye dayanabildiğini көрсөтөт. Бирок кремний tabakaları kompozite eklendiğinde kurutulan Si/C плёнка sertleşmiş жана жаракалар oluşmuştur.

Изилдөөчүлөр bu sorunu azaltmak үчүн %2 поливинил спиртиü механикалык güçlendirici катары eklemiştir. PVA ilaжанаsinden sonra geniş alanlı, бардыкlüğünü koruyan плёнка elde edilmiş жана плёнка болжол менен 5 mm çapındaki cam çubuğun etrafında büküldüğünde görünür механикалык зыян gözlenmemiştir.

Bu эксперимент kompozitin жогорку bükülebilirliğini көрсөтөт; бирок изилдөөдө плёнка үчүн тартылуу бекемдиги, Young модулу, сынуу uzaması же minimum tekrarlanabilir bükülme yarıçapı gibi nicel механикалык parametreler берилген эмес.

Silisyum жана графен чыныгыten tabaka-tabaka temas etmiş midir?

7. sayfadaki TEM сүрөттөрүnde Si mikro/нано-катмарларı менен rGO'nun birbirinin üzerine bindiği görülmektedir. Grafen tabakalarının belirgin biçimde kırışık болгону жана кремний бетleriyle geniş temas alanı oluşturduğu gösterilmiştir.

Yüksek чоңойтууli TEM сүрөттөрүnde kristal кремний менен amorf rGO birbirinden ayırt edмененbilmekte; кремний бетinde болжол менен 1 nm kalınlığında amorf oksit tabakası gözlenmektedir.

Kesit EDX haritalarında кычкылтек, көмүртек жана кремнийun dторılımları tabakalı biçimde izlenmiştir. Изилдөөчүлөр bunu мекемеa sırasında Si tabakaları менен графенin birbirini izleyen bir istif түзүмsı oluşturduğunun kanıtı катары баалооktedir.

Arayüzde химиялык bтор oluşmuş mudur?

FTIR талдоосуnde rGO, кремний tabakaları жана Si-rGOP kompoziti өзүнчө өзүнчө салыштырылган. Изилдөөчүлөр kompozitte болжол менен 600 cm-1'de ortaya çıkan ilaжана bandı Si-C титирөөi катары atamış жана bunu кремний менен графен arasında yeni химиялык bтор oluşumunun көрсөткүчsi şeklinde yorumlamıştır.

Изилдөөnın yorumuna göre bu аралык бет bторı iki avantaj sторlayabilir. Birincisi, кремний менен графен arasındaki elektriksel temasın механикалык катары daha kararlı hâle gelmesidir. İkincisi болсо графен катмарının кремний бетini elektrolitle түздөн-түз temastan kısmen ayırarak yapay bir SEI benzeri koruyucu түзүм görevi görebilmesidir.

Бирок изилдөө аралык бет kimyasını XPS, катуу hâl NMR же başka tamamlayıcı bтор karakterizasyon teknikleriyle өзүнчөca тастыктооmıştır. Bu эмне үчүнle Si-C bторının varlığına ilişkin натыйжа, изилдөөдө сууnulan FTIR yorumuna dayanmaktadır.

Kompozitte ne kadar кремний bulunmaktadır?

TGA талдоосуnde GOP жана rGOP болжол менен 500 °C civarında ылдам кычкылдануу жана масса kaybı көрсөткөн. Si-rGOP kompozitinde болсо масса kaybı daha жай чыныгыleşmiş жана эксперимент sonunda болжол менен %43 калдык масса kalmıştır.

Изилдөөчүлөр bu %43'lük калдыктынyı kompozitteki кремний içeriği катары баалуулукlendirmiştir. Ошентсе да başlangıç reçetesinde eklenen кремнийun mutlak массаsi жана Si:rGO başlangıç катышı ачык biçimde берилген эмес.

rGOP tek başına кантип performans көрсөткөн?

İndirgenmiş графен оксиди kâğıdı, изилдөөдө негизги салыштыруу электродu катары колдонулган. Şekil 4(a)'ya göre rGOP'un başlangıç өздүк сыйымдуулукsi болжол менен 100 mAh·g-1 iken 300 цикл sonunda болжол менен 60 mAh·g-1'e düşmüştür.

Bu маанилер Si-rGOP kompozitinin кубаттуулугуyle karşılaştırıldığında, toplam литий depolama кубаттуулугуnin маанилүү bölümünün кремний tabakalarından geldiğini көрсөтөт.

Si-rGOP'un ilk цикл performansı эмне?

ParametreBildirмененn баалуулук
Akım yoğunluğu0,2 A·g-1
İlk разряд сыйымдуулугу1041 mAh·g-1
İlk заряд сыйымдуулугу720 mAh·g-1
İlk Кулон натыйжалуулугу%69
300. цикл кубаттуулугу508 mAh·g-1

İlk заряд сыйымдуулугуnin разряд сыйымдуулугуnden төмөн olması ilk циклde geri döndürülemeyen литий tüketimini көрсөтөт. Изилдөө bu жоготууların өзүнчөntılı химиялык bilançoсууnu жанаrmemiştir.

300 цикл sonunda ne olmuştur?

11. sayfadaki Şekil 4(c), ilk циклlerde кубаттуулукnin ылдам biçimde azaldığını, ardından болжол менен 500 mAh·g-1 çстадияsinde daha kararlı bir plato oluştuğunu көрсөтөт. 0,2 A·g-1'de 300 цикл sonundaki өздүк сыйымдуулук 508 mAh·g-1 катары маалыматlmiştir.

Кулон натыйжалуулугу de ilk циклden sonra жогорку bir деңгээлe çıkmakta жана графte 300 цикл boyunca buna yагымn kalmaktadır. Бирок makale son цикл орточо Кулон натыйжалуулугуni же циклler arasındaki стандарттык четтөөyı сандык катары жанаrmemiştir.

Silisyumun кристалл түзүлүшsı цикл sırasında değişmiş midir?

Şarj-deşarj eğrмененrinde ilk циклlerde belirgin bir gerilim platoсуу gözlenmiştir. Изилдөөчүлөр bunu başlangıçtaki кремний tabakalarının iyi kristalliğine bторlamaktadır.

Çevrim sayжылуулук arttıkça bu belirgin plato daha eğimli bir profменен dönüşmektedir. Изилдөө bu değişimi кремний tabakalarının электрохимиялык цикл sırasında kademeli аморфтонууsıyla ачыкlamaktadır.

Akım yoğunluğu жүкseldiğinde кубаттуулук кантип değişmiştir?

Akım yoğunluğuÖzgül кубаттуулук
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 жүкseldikçe kullanılabilir кубаттуулук düzenli biçimde azalmaktadır. Şekil 4(e)'de ток тыгыздыгы tekrar düşürüldüğünde кубаттуулукnin yeniden жүкseldiği görülmektedir; bu, электродun жогорку агымm uygulamasından sonra литий depolama işlevini tamamen kaybetmediğini көрсөтөт.

Изилдөөчүлөр 1,0 A·g-1'in üzerindeki агымm тыгыздыкlarını тест etmemiştir. Bunun эмне үчүнi катары indirgeme sonrasında rGOP üzerinde kalan кемтиктер жана fonksионel grupların электрон кыймылliliğini sınırlandırması gösterilmiştir.

Tam hücre экспериментi эмне үчүн маанилүүdir?

Bir анод материалsinin yalnızca литий metal каршы электродlu yarım hücrede тест edilmesi, чыныгы батарея davranışı hakkında sınırlı bilgi маалыматr. Bu эмне үчүнle изилдөөчүлөр Si-rGOP анодları LiFePO4 катодlarla eşleştirerek толук клетка түзгөн.

Tam hücre parametresiBildirмененn натыйжа
KatotLiFePO4
AnotSi-rGOP
Başlangıç өздүк сыйымдуулукsi148 mAh·g-1
50. цикл кубаттуулугу112 mAh·g-1
Kapкислотаe сакталууu%75
Bildirмененn изилдөө gerilim aralığı2,8–3,3 V

Şarj жана deşarj eğrмененrinin birbirine yагымn biçimde мененrlemesi изилдөөчүлөр tarafından iyi кайтымдууlik жана түзүмsal туруктуулук көрсөткүчsi катары yorumlanmıştır.

Ошентсе да толук клетка кубаттуулугуnin кайсы aktif материал массаsine göre normalize edildiği булакta ачык biçimde belirtilmemiştir. Bu эмне үчүнle 148 жана 112 mAh·g-1 маанилерini başka толук клеткаlerle түздөн-түз karşılaştırırken dikkatli olunmalıdır.

Bükülmüş батарея чыныгыten çalışmış mıdır?

Eжанаt. 12. sayfadaki Şekil 5(c), esnek pouch клеткаnin bir LED катарne bторlandığı iki durumu көрсөтөт. LED'ler hücre düz durumdayken de elle ийилген durumdayken de yanmaktadır.

Bu gösterim, elektrik байланышsının жана hücre işlevinin tek bir bükülme koşulunda korunabildiğini ortaya koymaktadır. Бирок изилдөө:

  • Bükülme yarıçapını,
  • Bükülme açжылуулукnı,
  • Kaç механикалык цикл uygulandığını,
  • Bükülmüş жана düz durumdaki кубаттуулук farkını,
  • İç каршылык өзгөрүүсүni,
  • Uzun süreli механикалык чарчооyı

сандык катары raporlamamıştır. Bu эмне үчүнle LED gösterimi işlevsel bir kavram kanıtıdır; binlerce bükülmeye dayanıklı ticari esnek батарея тастыктооsı değildir.

Изилдөөнүн күчтүү жактары кайсылар?

  • Silisyum жана графен, benzer эки өлчөмдүү geometrмененr kullanılarak түздөн-түз istiflenmiştir.
  • Kompozit өзүн көтөргөн жана bükülebilir плёнка hâlinde даярдалган.
  • PVA'nın kırılgan Si/rGO плёнкаe механикалык ийкемдүүлүк kazandırdığı görsel катары gösterilmiştir.
  • TEM, kesit EDX, FTIR жана TGA менен түзүм ар башка açılardan karakterize edilmiştir.
  • Silisyum менен rGO arasında geniş аралык бет teması gösterilmiştir.
  • 300 циклlik yarım hücre тестi ишке ашырылган.
  • Farklı агымm тыгыздыкlarında ылдамдык performansı өлчөнгөн.
  • LiFePO4 катодla толук клетка kurulmuştur.
  • Esnek pouch клеткаnin ийилген durumda LED çalıştırabildiği gösterilmiştir.
  • Ying Sun жана Ting Zhu'nun eş katkжылуулук булакta ачык biçimde билдирилген.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөрү кайсылар?

  • Deney bölümünde yarım hücrelerin толук клетка montaj protokolü өзүнчөntılı катары берилген эмес.
  • Elektrolit bмененşimi жана miktarı түшүндүрүлгөн эмес.
  • Separatör tipi belirtilmemiştir.
  • Silisyum tabakalarının kaynторı, орточо kalınlığı жана boyut dторılımı өзүнчөntılı катары берилген эмес.
  • Başlangıç Si:rGO масса катышы ачыкça belirtilmemiştir.
  • TGA'daki %43 калдык масса кремний miktarı катары yorumlanmış olsa da bторımsız химиялык miktar tayini берилген эмес.
  • Aktif материал аянттык жүктөм, mg·cm-2, belirtilmemiştir.
  • Elektrotun alan кубаттуулугу, mAh·cm-2, берилген эмес.
  • Film kalınlığı үчүн yalnızca rGOP üzerinde болжол менен 2 µm баалуулукi маалыматlmiş; nihai Si-rGOP электрод kalınlığı системаatik катары raporlanmamıştır.
  • Elektrotun elektriksel мененtkenliği түздөн-түз өлчөнгөн эмес.
  • Çekme бекемдикı, Young модулу жана сынуу uzaması өлчөнгөн эмес.
  • Uzun süreli tekrarlı bükülme altında электрохимиялык кубаттуулук өлчөнгөн эмес.
  • Yarım hücrede ilk Кулон натыйжалуулугу %69 менен sınırlıdır.
  • 300 цикл sonrasında daha uzun ömür тестi түзүмlmamıştır.
  • 1 A·g-1'in üzerinde ылдамдык performansı incelenmemiştir.
  • Tam hücre yalnızca 50 цикл boyunca raporlanmıştır.
  • Tam hücre өздүк сыйымдуулукsinin кайсы масса негизгиinde hesaplandığı ачык değildir.
  • Hücre энергия тыгыздыгы жана кубат тыгыздыгы берилген эмес.
  • N/P кубаттуулук катышı жана электрод dтоскоолдукemesi belirtilmemiştir.
  • Ön lityasyon uygulanıp uygulanmadığı түшүндүрүлгөн эмес.
  • Hücre sayжылуулук, bторımsız tekrarlar, hata çubukları жана статистикалык dторılımlar берилген эмес.
  • Güжанаnlik, şişme, жылуулук туруктуулук жана abuse тестleri жок.
  • Seri üretim чыгымi же üretim түшүмi баалуулукlendirilmemiştir.

Изилдөө колдогон натыйжалар

  • Si tabakaları менен rGO'nun birbirine temas eden tabakalı bir kompozit плёнка oluşturabildiği gösterilmiştir.
  • %2 PVA ilaжанаsi, изилдөөдөki hazırlama koşullarında плёнка бардыкlüğünü жана bükülebilirliği iyмененştirmiştir.
  • Si-rGOP, rGOP'tan daha жогорку өздүк сыйымдуулук üretmiştir.
  • Si-rGOP 0,2 A·g-1'de 300 цикл sonunda 508 mAh·g-1 кубаттуулук жанаrmiştir.
  • Akım yoğunluğu 0,1'den 1,0 A·g-1'e жүкseltildiğinde кубаттуулук 600'den 310 mAh·g-1'e düşmüştür.
  • LiFePO4/Si-rGOP толук клетка 50 цикл sonunda 112 mAh·g-1 кубаттуулук көрсөткөн.
  • Hazırlanan pouch клетка ийилген durumda LED катарni çalıştırabilmiştir.

Изилдөө далилдебеген натыйжалар

  • Si-rGOP'un ticari графit анодlardan daha uzun ömürlü болгону kanıtlanmamıştır.
  • Kompozitin ticari деңгээлde энергия тыгыздыгы sторladığı gösterilmemiştir.
  • 300 циклden çok daha uzun колдонуу ömrü ырасталган эмес.
  • Binlerce механикалык bükülmeye karşı батарея performansı тест edilmemiştir.
  • Yapının өнөр жай rulodan ruloya üretime түздөн-түз uygun болгону kanıtlanmamıştır.
  • Si-C аралык бет bторlarının электрохимиялык iyмененşmenin tek эмне үчүнi болгону түздөн-түз өзүнчөştırılmamıştır.
  • Grafenin чыныгы hücre үчүнde eksiksiz bir yapay SEI tabakası gibi davrandığı түздөн-түз өлчөнгөн эмес.
  • Malzemenin кийилүүчү электроникаlerde коопсуз жана узак мөөнөттүү колдонууı ырасталган эмес.

Giyмененbilir жана esnek электронikler açжылуулукndan эмне үчүн маанилүүdir?

Geleneksel электродlar aktif материалnin металл ток жыйнагыч üzerine bторlayıcıyla kaplanmasına dayanır. Esnek түзмөкlarda metal folyo, kalın bторlayıcı катмарлары жана бөлүкчөlı электрод түзүмsı tekrarlı сүрөт değiştirme sırasında механикалык sınırlama oluşturabilir.

Бул изилдөөda болсо aktif Si/rGO kompozitinin kendisi ince, өзүн көтөргөн жана bükülebilir bir электрод görevi görmektedir. Böyle bir yaklашып кетүү yeterli alan кубаттуулугу жана uzun döным чыдамкайлыкla birleştirмененbilirse, бүктөлүүчү ekranlar, vücuda uyumlu электронikler жана ийкемдүү сенсор системаleri үчүн daha ince батарея tasarımlarına katkı sторlayabilir.

Бирок bu potansiyel менен mevcut эксперименттик kanıt birbirinden өзүнчөlmalıdır. Изилдөө esnek электрод жана çalışan bir ийилген pouch клетка көрсөтөт; ticari giyмененbilir түзмөк ömrünü же seri üretмененbilir hücre архитектурасыni henüz тастыктооmaktadır.

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

Grafen oksit üretimi

GO, modifiye Hummers ыкмасыyle даярдалган.

İşlemKaynakta маалыматlen koşul
Başlangıç графiti2 g pul графit
Başlangıç sıcaklığı0 °C buz banyoсуу
H₂SO₄46 mL konsantre күкірт кислотасы; 3 dakika karıştırma
NaNO₃0,5 g; ilaжана 5 dakika karıştırma
KMnO₄3 g; 5 dakika karıştırma
İlk кычкылданууBuz banyoсууnda 2 saat кармоо
İkinci температура баскычsı35 °C'de 3 saat karıştırma
Su ilaжанаsi46 mL deионize суу
Yüksek температура баскычsı90 °C'de 30 dakika karıştırma
H₂O₂150 mL, %5 çөзгөчөti; 0 °C'de ilaжана
SaflaştırmapH болжол менен 7 oluncaya kadar santrifüj жана deионize сууyla yıkama

rGOP hazırlanması

Hazırlanan GO jeli kurutularak графен оксиди kâğıdı oluşturulmuştur. GOP daha sonra 200 g·L-1 натрий L-аскорбат çөзгөчөtisine 80 °C'de 30 dakika daldırılmış жана kurutularak kısmen калыбына келтирилген графен оксиди kâğıdı elde edilmiştir.

Si-rGOP kompozit электрод hazırlanması

  • İki boyutlu Si mikro/нано-катмарларı GO jeline eklenmiştir.
  • Karışım 90 °C'de karıştırılmıştır.
  • %2 PVA ilaжана edмененrek çözündürülmüştür.
  • Karışım kurutularak плёнка oluşturulmuştur.
  • Film 80 °C'deki sodyum askorbat çөзгөчөtisine daldırılarak indirgenmiştir.
  • Son kurutmayla Si-rGOP өзүн көтөргөн композит анод elde edilmiştir.

Kaynak, Si tabakalarının başlangıç массаsini, GO miktarını жана nihai плёнка başına материал miktarını ачыкça жанаrmemektedir.

Mikroтүзүмsal karakterizasyon

TeknikTemel gözlem
SEMGOP/rGOP'un tabakalı түзүмsı жана nihai плёнкаin механикалык бардыкlüğü
TEMSi tabakaları менен rGO arasında geniş örtüşme жана yагымn temas
Yüksek ажыратуу жөндөмүlü TEMSi üzerinde болжол менен 1 nm amorf oksit tabakası
EDXO, C жана Si'nin kompozit kesitte tabakalı dторılımı
FTIRKompozitte болжол менен 600 cm-1'de Si-C катары yorumlanan ek чоку
TGAYaklaşık %43 калдык масса; изилдөөчүлөр tarafından Si içeriği катары yorumlandı

Mekanik gözlemler

rGOP ciddi katlama жана bükmeye görünür жарака oluşturmadan dayanmıştır. Silisyumun eklenmesiyle PVA bulunmayan kompozit kurutma sonrasında sert жана kırılgan hâle gelmiştir. %2 PVA kullanılan nihai плёнка болсо бардыкlüğünü korumuş жана 5 mm çapındaki cam çubuk etrafında görünür зыян olmadan bükülebilmiştir.

Yarım hücre цикл натыйжалары

ElektrotKoşulSonуч
rGOP300 циклYaklaşık 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 Кулон натыйжалуулугу%69
Si-rGOP0,2 A·g-1, 300 цикл508 mAh·g-1

Hız performansı

Akım yoğunluğuSi-rGOP өздүк сыйымдуулукsi
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 натыйжалары

ParametreSonуч
KatotLiFePO4
AnotSi-rGOP
İlk өздүк сыйымдуулук148 mAh·g-1
50 цикл sonrası кубаттуулук112 mAh·g-1
Kapкислотаe сакталууu%75
Bildirмененn gerilim aralığı2,8–3,3 V
Esnek изилдөө gösterimiLED катар düz жана ийилген pouch клеткаyle çalıştırıldı

Kaynak үчүнdeki terminoloji жана raporlama notları

  • Metinde başlangıç hammaddesi “flake graphite” катары ачыкlanırken Şekil 1 ачыкlamasında (a) сүрөтsü “Flake graphene” катары adlandırılmıştır. Bu iki ifade булак үчүнde tam катары uyumlu değildir.
  • Özette son кайтымдуу сыйымдуулук болжол менен 500 mAh·g-1 катары yuvarlanırken натыйжа жана электрохимиялык bölümde 300 цикл sonrası баалуулук 508 mAh·g-1 катары маалыматlmiştir.
  • Изилдөө “self-сууpporting” жана “flexible” электрод terimlerini kullanmaktadır; бирок механикалык өзгөчөlikler nicel созулуу/bükme өлчөөлөрiyle берилген эмес.
  • FTIR'daki 600 cm-1 чокусу изилдөөчүлөр tarafından Si-C bторı катары yorumlanmıştır; ek bir bтор tayin ыкмасы raporlanmamıştır.
  • TGA'daki %43 калдык масса изилдөөдө кремний катышı катары yorumlanmıştır.
  • Tam hücre өздүк сыйымдуулукsinin эсептөө tabanı ачыкça belirtilmemiştir.

Tekrarlanabilirlik açжылуулукndan eksik bilgмененr

Изилдөө kompozit sentezinin негизги химиялык adımlarını жанаrmekle бирге электрохимиялык экспериментlerin birebir tekrarlanabilmesi үчүн gerekli bazı bilgмененr булакta жок. Bunlar arasında elektrolitin химиялык bмененşimi жана hacmi, separatör, hücre tipi жана boyutu, aktif материал жүктөөsi, N/P катышы, электрод alanı, толук клетка dтоскоолдукeme ыкмасы, varsa алдын ала литийлөө, цикл sıcaklığı жана тест edмененn bторımsız hücre sayжылуулук yer almaktadır.

Bu eksiklikler өзгөчөlikle жогорку кубаттуулукli кремний анодların ар башка лабораторияlar arasında karşılaştırılmasında маанилүүdir; анткени aktif madde жүктөөsi, фазаla литий колдонууı жана elektrolit miktarı лаборатория ölçekli кубаттуулук натыйжаларыnı маанилүү ölçüde etkмененyebilir.

Булак жана ыкма эскертүүсү

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

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

Eş katkı: Ying Sun жана Ting Zhu изилдөөya eşit katkı sторlamıştır.

Sorumlu автор: Pengfei Su.

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

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

DOI: Изилдөө metninde ачык bir DOI берилген эмес. Yapılan bibliyoграф taramada DOI bторımsız катары doğrulanamadığı үчүн tahmini bir DOI eklenmemiştir.

Dergi: Изилдөөnın bu sürümü үчүн рецензентli bir dergi жана nihai dergi yayını doğrulanamamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN жазуу numarası: 7199871.

Kesin жазуу tarihi: Kaynak metninde belirtilmemiş жана dış taramada bторımsız катары doğrulanamamıştır.

Kaynak türü: Esnek, kendinden destekli Si/rGO литий-ион батарея анодlarının üretimi, материал karakterizasyonu жана электрохимиялык баалооsini içeren эксперименттик изилдөө preprinti.

Hakemlik durumu: Изилдөө metninde ачыкça рецензенттик баалоодон өтпөгөн bir preprint болгону belirtilmektedir.

Resmî булак байланышsı:SSRN изилдөө kaydı

Finansman: Авторлор Suzhou Polytechnic Uniжанаrsity'ye каржылоо desteği үчүн teşekкатып жетилүү etmiştir. Ayrıntılı proje же hibe numarası берилген эмес.

Çıkar çatışması: Авторлор изилдөөyı etkмененyebмененcek bilinen finansal çıkar же kişболсоl ilişkinin bulunmadığını beyan etmiştir.

Bu түрк тили ачыкlama yalnızca жүкlenen изилдөөнүн bilimsel içeriğine dayanılarak даярдалган. Макалаdeki SEM жана TEM сүрөттөрү, EDX haritaları, FTIR жана TGA eğrмененri, электрохимиялык цикл графleri, ылдамдык тестi жана толук клетка bükülme gösterimi бирге бааланган. Bilimsel табылгаларa dış булакlardan yeni performans маанилерi eklenmemiştir.

Изилдөөnın негизги чектөөлөрү; электрохимиялык hücre hazırlama өзүнчөntılarının yetersiz raporlanması, aktif madde аянттык жүктөм жана elektrolit miktarının belirtilmemesi, механикалык esnekliğin nicel катары ölçülmemesi, толук клетка тестinin 50 циклle sınırlı kalması, ilk Кулон натыйжалуулугуnin %69 olması, узак мөөнөттүү bükülme-elektrokimya бирге цикл тестinin bulunmaması жана натыйжаларыn hücreler arası статистикалык dторılımla desteklenmemesidir.


Бөлүшүү:

Пикирлер текшерилгенден кийин жарыяланат.Пикириңиз жактыруу процессине жөнөтүлүп, ылайыктуу деп табылганда көрүнөт.

Пикир калтырыңыз

E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген

Бул сайтта кукилерге уруксат берүү тажрыйбаңызды жакшыртат. Куки саясаты