Ин таҳқиқот кремнийи дорои иқтидори баланди нигоҳдории литийро бо графени дорои гузаронандагии баланди барқӣ ва чандирии механикӣ дар як сохтори ягонаи электроди худнигоҳдор муттаҳид мекунад. Муҳаққиқон аноди композитии Si-rGOP-ро таҳия карданд, ки дар он микро/наноқабатҳои дуандозаи кремний ва оксиди барқароршудаи графен рӯйи ҳам ҷамъ мешаванд ва он метавонад дар шакли плёнка бе ниёз ба ҷамъкунандаи ҷараёни металлии беруна истифода шавад. Барои кам кардани мушкили шикастан, ки аз тағйирёбии ҳаҷми кремний ҳангоми заряд ва разряд ва метавонад аз %300 бештар шавад ба вуҷуд меояд, аз геометрияи қабатӣ ва чандирии rGO истифода шудааст; мӯрт шудани плёнка аз иловаи кремний бошад бо истифодаи %2 PVA коҳиш дода шудааст.

Аноди Si-rGOP дар зичии ҷараёни 0,2 A·g^-1 иқтидори ибтидоии разряди 1041 mAh·g^-1 ва иқтидори ибтидоии заряди 720 mAh·g^-1-ро нишон дод. Самаранокии ибтидоии Кулонӣ %69 гузориш шудааст. Дар ҳамин зичии ҷараён, пас аз 300 давраи заряд-разряд иқтидори хос дар сатҳи 508 mAh·g^-1 боқӣ монд. Дар санҷиши суръат иқтидор дар 0,1 A·g^-1 600, дар 0,2 A·g^-1 490, дар 0,5 A·g^-1 380 ва дар 1,0 A·g^-1 310 mAh·g^-1 чен карда шуд.

Ҳуҷайраи пуррае, ки бо катоди LiFePO₄ ва аноди Si-rGOP сохта шуд, дар оғоз иқтидори хоси 148 mAh·g^-1 ҳосил кард ва пас аз 50 давр иқтидори 112 mAh·g^-1-ро нигоҳ дошт. Нигоҳдории иқтидоре, ки таҳқиқот медиҳад, %75 аст. Ҳуҷайраи бастаи чандир ҳам дар ҳолати ҳамвор ва ҳам ҳангоми хам шудан тавонист як қатор LED-ро фаъол кунад. Гарчанде ин таҷриба намоиши функсионалии чандирии механикиро пешниҳод мекунад, умри электрохимиявӣ дар шароити хамкунии дарозмуддат, зичии энергия ва тағйирёбии истеҳсолӣ дар шумораи зиёди ҳуҷайраҳо чен карда нашудааст.

Аз нигоҳи Туркия, ин таҳқиқот барои электроникаи пӯшиданӣ, сенсорҳои чандир, системаҳои электронии қатшаванда ва қарорҳои нигоҳдории энергия, ки шакл иваз мекунанд, меъмории маводеро пешниҳод мекунад, ки метавонад дар таҳқиқоти анодҳои кремний-карбон татбиқ шавад. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳои плёнкаи миқёси лабораторӣ ва маҳдуди ҳуҷайраи пурра нишон намедиҳанд, ки технология мустақиман барои истеҳсоли силсилавӣ ё батареяҳои тиҷоратӣ омода аст. Барои истеҳсоли маҳаллӣ боркунии сатҳии электрод, масрафи электролит, бехатарӣ, кори ҳуҷайраи pouch-и бисёрқабата, самаранокии истеҳсоли силсилавӣ ва давраҳои механикии дарозмуддат бояд алоҳида тасдиқ карда шаванд.

Чаро кремний барои батареяҳои литий-ионӣ ҷолиб аст?

Кремний бо сабаби иқтидори хоси назариявии тақрибан 4200 mAh·g^-1 маводест, ки барои анодҳои батареяҳои литий-ионии насли нав иқтидори баланди потенсиалӣ дорад. Аммо ин афзалият бо як мушкили ҷиддии механикӣ ҳамроҳ аст. Ҳангоми литийшавӣ ҳаҷми кремний метавонад зиёда аз %300 афзоиш ёбад. Васеъшавӣ ва коҳишёбии такрорӣ метавонанд боиси шикастани зарраҳои фаъол, вайрон шудани якпорчагии электрод ва пайваста кафидан ва аз нав ташаккул ёфтани интерфейси сахти электролит шаванд.

Дар натиҷа кремнийи фаъол метавонад алоқаи барқии худро аз даст диҳад ва электролит бо сатҳҳои нави пайваста ба вуҷудомада реаксия карда, сабаби зуд коҳиш ёфтани иқтидор шавад. Паст будани гузаронандагии барқии худи кремний низ корро дар ҷараёнҳои баланд маҳдуд мекунад.

Графен ба ин мушкил чӣ гуна муносибат мекунад?

Қабатҳои асосёфта ба графен метавонанд ҳам роҳҳои гузаронандаи электронӣ ташкил кунанд ва ҳам шабакаи чандиреро таъмин намоянд, ки тағйирёбии ҳаҷми кремнийро аз нигоҳи механикӣ ҷуброн карда тавонад. Равиши муҳаққиқон аз он иборат аст, ки ба ҷойи танҳо омехта кардани кремний бо зарраҳои графен, ду мавод бо истифода аз геометрияҳои шабеҳи дуандозаашон қабат ба қабат рӯйи ҳам ҷойгир карда шаванд.

Ин сохтор ҳамзамон се вазифаро ҳадаф мегирад:

• Ташкил кардани роҳҳои пайвастаи гузаронандагии барқӣ байни қабатҳои кремний,
• Фароҳам овардани имконият барои он ки графен ҳангоми тағйирёбии ҳаҷми кремний хам шуда ва шакл иваз карда, шиддати механикиро ҷуброн кунад,
• Сохтани плёнкаи чандири худнигоҳдор, ки ба ҳомили сахти берунии электрод вобаста нест.

Фарқи қабатҳои дуандозаи кремний дар чист?

Зарраҳои кремнийи истифодашуда дар таҳқиқот ба ҷойи нанозарраҳои курашакл геометрияи микро/наноқабат доранд. Муҳаққиқон он чизро афзалият мешуморанд, ки дар ин сохтор ҳангоми литийшавӣ васеъшавии ҳаҷм асосан дар самти амудӣ ба ҳамвории қабат рух медиҳад.

Ин васеъшавии самтдор метавонад ба қабатҳои графени дуруст ҷамъшуда кӯмак кунад, ки деформатсияи кремнийро ҷуброн намоянд. Ҳамин тавр, ба ҷойи варамкунии комилан тасодуфии сеандоза, ҳаракати механикие ҳадаф шудааст, ки сохтори қабатӣ метавонад онро таҳаммул кунад.

Чаро композит бе PVA мӯрт шуд?

Расми 1 дар саҳифаи 6 нишон медиҳад, ки коғази оксиди графен худ аз худ метавонад ба хамшавии ҷиддӣ тоб оварад. Аммо вақте ки қабатҳои кремний ба композит илова шуданд, плёнкаи хушкшудаи Si/C сахт шуда, кафишҳо пайдо гардиданд.

Муҳаққиқон барои кам кардани ин мушкил %2 спирти поливинилиро ҳамчун мустаҳкамкунандаи механикӣ илова карданд. Пас аз иловаи PVA плёнкаи васеъмасоҳат ва якпорча ба даст омад ва вақте ки плёнка дар атрофи чӯбчаи шишагии диаметраш тақрибан 5 mm хам карда шуд, осеби механикии намоён мушоҳида нагардид.

Ин таҷриба чандирии баланди композитро нишон медиҳад; аммо дар таҳқиқот параметрҳои миқдории механикӣ, ба монанди устувории кашиш, модули Young, дарозшавӣ ҳангоми шикастан ё радиуси ҳадди ақали хамшавии такроршаванда барои плёнка дода нашудаанд.

Оё кремний ва графен воқеан қабат ба қабат тамос доштанд?

Дар тасвирҳои TEM-и саҳифаи 7 дида мешавад, ки микро/наноқабатҳои Si ва rGO рӯйи ҳам меоянд. Нишон дода шудааст, ки қабатҳои графен ба таври намоён чиндор буда, бо сатҳҳои кремний майдони васеи тамос ташкил медиҳанд.

Дар тасвирҳои TEM-и калонкунии баланд кремнийи кристаллӣ ва rGO-и аморфиро аз ҳам фарқ кардан мумкин аст; дар сатҳи кремний қабати оксиди аморфии тақрибан 1 nm мушоҳида мешавад.

Дар харитаҳои EDX-и буриш тақсимоти оксиген, карбон ва кремний ба таври қабатӣ пайгирӣ шудааст. Муҳаққиқон инро ҳамчун далели он арзёбӣ мекунанд, ки ҳангоми хушкшавӣ қабатҳои Si ва графен сохтори пайдарпайи ҷамъшуда ташкил кардаанд.

Оё дар интерфейс пайванди химиявӣ ба вуҷуд омадааст?

Дар таҳлили FTIR rGO, қабатҳои кремний ва композити Si-rGOP алоҳида муқоиса шудаанд. Муҳаққиқон банди иловагиеро, ки дар композит тақрибан дар 600 cm^-1 пайдо шудааст, ба ларзиши Si-C нисбат дода ва онро нишонаи пайдо шудани пайванди нави химиявӣ байни кремний ва графен шарҳ додаанд.

Тибқи шарҳи таҳқиқот, ин пайванди интерфейсӣ метавонад ду афзалият диҳад. Якум, устувортар шудани тамоси барқӣ байни кремний ва графен аз ҷиҳати механикӣ мебошад. Дуюм, қабати графен метавонад сатҳи кремнийро аз тамоси мустақим бо электролит қисман ҷудо карда, ҳамчун сохтори муҳофизатии сунъии монанд ба SEI амал кунад.

Аммо таҳқиқот химияи интерфейсро бо XPS, NMR-и ҳолати сахт ё дигар усулҳои иловагии тавсифи пайвандҳо алоҳида тасдиқ накардааст. Аз ин рӯ хулоса дар бораи мавҷудияти пайванди Si-C ба шарҳи FTIR-и пешниҳодшуда дар таҳқиқот асос меёбад.

Дар композит чӣ қадар кремний мавҷуд аст?

Дар таҳлили TGA GOP ва rGOP дар атрофи 500 °C оксидшавии зуд ва талафи масса нишон доданд. Дар композити Si-rGOP талафи масса сусттар рух дода, дар охири таҷриба тақрибан %43 массаи боқимонда нигоҳ дошта шуд.

Муҳаққиқон ин боқимондаи %43-ро ҳамчун миқдори кремний дар композит арзёбӣ карданд. Бо вуҷуди ин, массаи мутлақи кремнийи дар формулаи ибтидоӣ илова шуда ва таносуби ибтидоии Si:rGO ба таври равшан дода нашудаанд.

rGOP танҳо чӣ гуна кор нишон дод?

Коғази оксиди барқароршудаи графен дар таҳқиқот ҳамчун электроди асосии муқоисавӣ истифода шудааст. Тибқи Расми 4(a), иқтидори хоси ибтидоии rGOP тақрибан 100 mAh·g^-1 буда, пас аз 300 давр то тақрибан 60 mAh·g^-1 коҳиш ёфтааст.

Муқоисаи ин арзишҳо бо иқтидори композити Si-rGOP нишон медиҳад, ки қисми назарраси иқтидори умумии нигоҳдории литий аз қабатҳои кремний меояд.

Кори Si-rGOP дар даври аввал чӣ гуна аст?

Камтар будани иқтидори ибтидоии заряд нисбат ба иқтидори разряд истеъмоли баргардонданашавандаи литийро дар даври аввал нишон медиҳад. Таҳқиқот тавозуни муфассали химиявии ин талафотро пешниҳод накардааст.

Пас аз 300 давр чӣ рӯй дод?

Расми 4(c) дар саҳифаи 11 нишон медиҳад, ки дар даврҳои аввал иқтидор зуд коҳиш ёфта, сипас дар атрофи 500 mAh·g^-1 платои устувортар ба вуҷуд омадааст. Дар 0,2 A·g^-1 иқтидори хос дар охири 300 давр 508 mAh·g^-1 дода шудааст.

Самаранокии Кулонӣ низ пас аз даври аввал ба сатҳи баланд мебарояд ва дар график дар тӯли 300 давр наздик ба ҳамин сатҳ мемонад. Аммо мақола самаранокии миёнаи Кулонии даврҳои охир ё инҳирофи стандартиро байни даврҳо ба таври ададӣ намедиҳад.

Оё сохтори кристаллии кремний ҳангоми даврзанӣ тағйир ёфтааст?

Дар каҷҳои заряд-разряд дар даврҳои аввал платои равшани шиддат мушоҳида шудааст. Муҳаққиқон инро бо кристаллияти хуби қабатҳои ибтидоии кремний вобаста мекунанд.

Бо афзоиши шумораи даврҳо ин платои равшан ба профили моилтар табдил меёбад. Таҳқиқот ин тағйиротро бо аморфишавии тадриҷии қабатҳои кремний ҳангоми даврзанӣ электрохимиявӣ шарҳ медиҳад.

Ҳангоми баланд шудани зичии ҷараён иқтидор чӣ гуна тағйир ёфт?

Бо баланд шудани зичии ҷараён иқтидори истифодашаванда мунтазам коҳиш меёбад. Дар Расми 4(e) дида мешавад, ки вақте зичии ҷараён боз паст карда мешавад, иқтидор дубора баланд мешавад; ин нишон медиҳад, ки электрод пас аз татбиқи ҷараёни баланд қобилияти нигоҳдории литийро пурра аз даст надодааст.

Муҳаққиқон зичиҳои ҷараёни аз 1,0 A·g^-1 баландро насанҷидаанд. Сабаб ҳамчун маҳдуд шудани ҳаракатнокии электронҳо аз ҷониби нуқсонҳо ва гурӯҳҳои функсионалии дар rGOP пас аз барқарорсозӣ боқимонда нишон дода шудааст.

Чаро таҷрибаи ҳуҷайраи пурра муҳим аст?

Санҷидани маводи анод танҳо дар нимҳуҷайра бо электроди муқобили литийи металлӣ дар бораи рафтори воқеии батарея маълумоти маҳдуд медиҳад. Аз ин рӯ муҳаққиқон анодҳои Si-rGOP-ро бо катодҳои LiFePO₄ ҷуфт карда, ҳуҷайраи пурра сохтанд.

Наздик рафтани каҷҳои заряд ва разряд ба ҳам аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун нишонаи баргардонишавии хуб ва устувории сохторӣ шарҳ дода шудааст.

Бо вуҷуди ин, дар манбаъ ба таври равшан гуфта нашудааст, ки иқтидори ҳуҷайраи пурра нисбат ба массаи кадом маводи фаъол нормализатсия шудааст. Аз ин рӯ ҳангоми муқоисаи мустақими арзишҳои 148 ва 112 mAh·g^-1 бо дигар ҳуҷайраҳои пурра бояд эҳтиёткор буд.

Оё батареяи хамшуда воқеан кор кардааст?

Бале. Расми 5(c) дар саҳифаи 12 ду ҳолатро нишон медиҳад, ки ҳуҷайраи чандири pouch ба қатори LED пайваст аст. LED-ҳо ҳам вақте ҳуҷайра ҳамвор аст ва ҳам вақте бо даст хам карда шудааст, равшан мешаванд.

Ин намоиш нишон медиҳад, ки пайвасти барқӣ ва вазифаи ҳуҷайра дар як ҳолати хамшавӣ нигоҳ дошта шудаанд. Аммо таҳқиқот:

• Радиуси хамшавиро,
• Кунҷи хамшавиро,
• Шумораи давраҳои механикии татбиқшударо,
• Фарқи иқтидор байни ҳолати хамшуда ва ҳамворро,
• Тағйирёбии муқовимати дохилиро,
• Хастагии механикии дарозмуддатро

ба таври ададӣ гузориш накардааст. Аз ин рӯ намоиши LED исботи функсионалии мафҳум аст; он тасдиқи батареяи чандири тиҷоратие нест, ки ба ҳазорҳо хамшавӣ тобовар бошад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадоманд?

• Кремний ва графен бо истифода аз геометрияҳои монанди дуандоза мустақиман рӯйи ҳам ҷамъ карда шудаанд.
• Композит дар шакли плёнкаи худнигоҳдор ва хамшаванда омода шудааст.
• Ба таври визуалӣ нишон дода шудааст, ки PVA ба плёнкаи мӯрти Si/rGO чандирии механикӣ медиҳад.
• Сохтор бо TEM, EDX-и буриш, FTIR ва TGA аз ҷиҳатҳои гуногун тавсиф шудааст.
• Тамоси васеи интерфейсӣ байни кремний ва rGO нишон дода шудааст.
• Санҷиши нимҳуҷайраи 300-давра гузаронида шудааст.
• Кори суръат дар зичиҳои гуногуни ҷараён чен карда шудааст.
• Бо катоди LiFePO₄ ҳуҷайраи пурра сохта шудааст.
• Нишон дода шудааст, ки ҳуҷайраи чандири pouch дар ҳолати хамшуда метавонад LED-ро фаъол кунад.
• Саҳми баробари Ying Sun ва Ting Zhu дар манбаъ ба таври равшан гузориш шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадоманд?

• Дар бахши таҷрибавӣ протоколи муфассали васлкунии нимҳуҷайраҳо ва ҳуҷайраи пурра дода нашудааст.
• Таркиб ва миқдори электролит шарҳ дода нашудааст.
• Навъи сепаратор нишон дода нашудааст.
• Манбаъ, ғафсии миёна ва тақсимоти андозаи қабатҳои кремний муфассал дода нашудааст.
• Таносуби ибтидоии массаи Si:rGO ба таври равшан нишон дода нашудааст.
• Ҳарчанд массаи боқимондаи %43 дар TGA ҳамчун миқдори кремний шарҳ дода шудааст, муайянкунии мустақили химиявии миқдор пешниҳод нашудааст.
• Боркунии сатҳии маводи фаъол, mg·cm^-2, нишон дода нашудааст.
• Иқтидори сатҳии электрод, mAh·cm^-2, дода нашудааст.
• Барои ғафсии плёнка танҳо арзиши тақрибан 2 µm барои rGOP дода шудааст; ғафсии ниҳоии электроди Si-rGOP ба таври низомманд гузориш нашудааст.
• Гузаронандагии барқии электрод мустақиман чен карда нашудааст.
• Устувории кашиш, модули Young ва дарозшавӣ ҳангоми шикастан чен карда нашудаанд.
• Иқтидори электрохимиявӣ дар шароити хамкунии такрории дарозмуддат чен карда нашудааст.
• Самаранокии ибтидоии Кулонӣ дар нимҳуҷайра бо %69 маҳдуд аст.
• Пас аз 300 давр санҷиши умри дарозтар гузаронида нашудааст.
• Кори суръат аз 1 A·g^-1 боло таҳқиқ нашудааст.
• Ҳуҷайраи пурра танҳо барои 50 давр гузориш шудааст.
• Маълум нест, ки иқтидори хоси ҳуҷайраи пурра бар асоси кадом масса ҳисоб шудааст.
• Зичии энергия ва зичии қувваи ҳуҷайра дода нашудааст.
• Таносуби иқтидори N/P ва мувозинаткунии электродҳо нишон дода нашудааст.
• Шарҳ дода нашудааст, ки пешлитийкунӣ истифода шудааст ё не.
• Шумораи ҳуҷайраҳо, такрорҳои мустақил, хатҳои хато ва тақсимоти оморӣ дода нашудаанд.
• Санҷишҳои бехатарӣ, варамкунӣ, устувории гармӣ ва abuse мавҷуд нестанд.
• Хароҷоти истеҳсоли силсилавӣ ё самаранокии истеҳсол арзёбӣ нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Нишон дода шудааст, ки қабатҳои Si ва rGO метавонанд плёнкаи композитии қабатдор ва дар тамос бо ҳам ташкил кунанд.
• Иловаи %2 PVA дар шароити омодасозии таҳқиқот якпорчагӣ ва хамшавандагии плёнкаро беҳтар кардааст.
• Si-rGOP нисбат ба rGOP иқтидори хоси баландтар ҳосил кардааст.
• Si-rGOP дар 0,2 A·g^-1 пас аз 300 давр иқтидори 508 mAh·g^-1 додааст.
• Ҳангоми зиёд кардани зичии ҷараён аз 0,1 то 1,0 A·g^-1 иқтидор аз 600 то 310 mAh·g^-1 коҳиш ёфтааст.
• Ҳуҷайраи пурраи LiFePO₄/Si-rGOP пас аз 50 давр иқтидори 112 mAh·g^-1 нишон додааст.
• Ҳуҷайраи pouch-и омодашуда дар ҳолати хамшуда тавонист қатори LED-ро фаъол кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот накардааст

• Исбот нашудааст, ки Si-rGOP нисбат ба анодҳои тиҷоратии графит умри дарозтар дорад.
• Нишон дода нашудааст, ки композит зичии энергияи сатҳи тиҷоратиро таъмин мекунад.
• Умри истифодаи хеле дарозтар аз 300 давр тасдиқ нашудааст.
• Кори батарея дар муқобили ҳазорҳо хамшавии механикӣ санҷида нашудааст.
• Исбот нашудааст, ки сохтор мустақиман барои истеҳсоли саноатии ролл-ба-ролл мувофиқ аст.
• Ба таври мустақим ҷудо карда нашудааст, ки пайвандҳои интерфейсии Si-C ягона сабаби беҳбудии электрохимиявӣ мебошанд.
• Ба таври мустақим чен карда нашудааст, ки графен дар дохили ҳуҷайраи воқеӣ пурра ҳамчун қабати сунъии SEI амал мекунад.
• Истифодаи бехатар ва дарозмуддати мавод дар электроникаи пӯшиданӣ тасдиқ нашудааст.

Чаро барои электроникаи пӯшиданӣ ва чандир муҳим аст?

Электродҳои анъанавӣ ба он асос меёбанд, ки маводи фаъол бо пайвандак рӯйи ҷамъкунандаи ҷараёни металлӣ пӯшонида мешавад. Дар дастгоҳҳои чандир фолгаи металлӣ, қабатҳои ғафси пайвандак ва сохтори зарраии электрод метавонанд ҳангоми тағйирёбии такрории шакл маҳдудияти механикӣ эҷод кунанд.

Дар ин таҳқиқот худи композити фаъоли Si/rGO ҳамчун электроди борик, худнигоҳдор ва хамшаванда амал мекунад. Агар чунин равиш бо иқтидори сатҳии кофӣ ва устувории дарозмуддат якҷо карда шавад, метавонад ба тарҳҳои бориктари батарея барои экранҳои қатшаванда, электроникаи мувофиқшаванда ба бадан ва системаҳои сенсории чандир саҳм гузорад.

Аммо ин потенсиал бояд аз далели таҷрибавии мавҷуда ҷудо нигоҳ дошта шавад. Таҳқиқот электроди чандир ва ҳуҷайраи pouch-и хамшудаи коркунандаро нишон медиҳад; умри дастгоҳи тиҷоратии пӯшиданӣ ё меъмории ҳуҷайраи истеҳсолшавандаи силсилавиро ҳанӯз тасдиқ намекунад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Истеҳсоли оксиди графен

GO бо усули тағйирдодашудаи Hummers омода карда шудааст.

Омодасозии rGOP

Гели омодашудаи GO хушк карда шуда, коғази оксиди графен ҳосил карда шудааст. Баъд GOP ба маҳлули 200 g·L^-1 натрий L-аскорбат дар 80 °C барои 30 дақиқа ғӯтонда ва хушк карда шуда, коғази оксиди графени қисман барқароршуда ба даст оварда шудааст.

Омодасозии электроди композитии Si-rGOP

• Микро/наноқабатҳои дуандозаи Si ба гели GO илова карда шуданд.
• Омехта дар 90 °C омехта карда шуд.
• %2 PVA илова ва ҳал карда шуд.
• Омехта хушк карда шуда, плёнка ҳосил гардид.
• Плёнка ба маҳлули натрий аскорбат дар 80 °C ғӯтонда ва барқарор карда шуд.
• Бо хушккунии ниҳоӣ аноди композитии худнигоҳдори Si-rGOP ба даст оварда шуд.

Манбаъ массаи ибтидоии қабатҳои Si, миқдори GO ва миқдори мавод барои ҳар плёнкаи ниҳоиро ба таври равшан намедиҳад.

Тавсифи микросохторӣ

Мушоҳидаҳои механикӣ

rGOP ба қатшавӣ ва хамшавии ҷиддӣ бе пайдо шудани кафиши намоён тоб овард. Бо иловаи кремний композити бе PVA пас аз хушккунӣ сахт ва мӯрт гардид. Плёнкаи ниҳоии дорои %2 PVA якпорчагии худро нигоҳ дошт ва тавонист дар атрофи чӯбчаи шишагии диаметраш 5 mm бе осеби намоён хам шавад.

Натиҷаҳои даврии нимҳуҷайра

Кори суръат

Натиҷаҳои ҳуҷайраи пурра

Эзоҳҳои истилоҳот ва гузориш дар дохили манбаъ

• Дар матн ашёи хоми ибтидоӣ ҳамчун “flake graphite” шарҳ дода шудааст, дар ҳоле ки дар шарҳи Расми 1 тасвири (a) “Flake graphene” номида шудааст. Ин ду ибора дар дохили манбаъ комилан мувофиқ нестанд.
• Дар хулоса иқтидори баргардонишавандаи ниҳоӣ тақрибан 500 mAh·g^-1 гирд карда шудааст, дар ҳоле ки дар бахшҳои натиҷаҳо ва электрохимиявӣ арзиши пас аз 300 давр 508 mAh·g^-1 дода шудааст.
• Таҳқиқот истилоҳҳои “self-supporting” ва “flexible”-ро барои электрод истифода мебарад; аммо хусусиятҳои механикӣ бо ченкуниҳои миқдории кашиш/хамкунӣ дода нашудаанд.
• Пики 600 cm^-1 дар FTIR аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун пайванди Si-C шарҳ дода шудааст; усули иловагии муайянкунии пайванд гузориш нашудааст.
• Массаи боқимондаи %43 дар TGA дар таҳқиқот ҳамчун ҳиссаи кремний шарҳ дода шудааст.
• Асоси ҳисобкунии иқтидори хоси ҳуҷайраи пурра ба таври равшан нишон дода нашудааст.

Маълумоти нокифоя барои такрорпазирӣ

Гарчанде таҳқиқот марҳилаҳои асосии химиявии синтези композитро медиҳад, баъзе маълумоти зарурӣ барои айнан такрор кардани таҷрибаҳои электрохимиявӣ дар манбаъ вуҷуд надорад. Ба онҳо таркиби химиявӣ ва ҳаҷми электролит, сепаратор, навъ ва андозаи ҳуҷайра, боркунии маводи фаъол, таносуби N/P, масоҳати электрод, усули мувозинаткунии ҳуҷайраи пурра, агар бошад пешлитийкунӣ, ҳарорати даврзанӣ ва шумораи ҳуҷайраҳои мустақили санҷидашуда дохил мешаванд.

Ин норасоиҳо махсусан ҳангоми муқоисаи анодҳои кремнийии иқтидори баланд байни лабораторияҳои гуногун муҳиманд; зеро боркунии маводи фаъол, истифодаи литийи изофӣ ва миқдори электролит метавонанд ба натиҷаҳои иқтидори миқёси лабораторӣ таъсири назаррас расонанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Highly Flexible Si/C Composite Anodes Constructed via Spontaneous Stacking of 2D Silicon and Graphene

Муаллифон ва тартиби дурусти онҳо: Ying Sun; Ting Zhu; Yuchen Zhang; Qingxin Wu; Guanghong Chen; Shanyi Wang; Yuxuan Hong; Pengfei Su.

Саҳми баробар: Ying Sun ва Ting Zhu ба таҳқиқот баробар саҳм гузоштаанд.

Муаллифи масъул: Pengfei Su.

Суроғаи почтаи электронии муаллифи масъул: spf9512@foxmail.com

Муассиса: Jiangsu Engineering Research Center for Photovoltaic Power Generation, School of Electronic Information Engineering, Suzhou Polytechnic University, Suzhou 215000, Чин.

DOI: Дар матни таҳқиқот DOI-и возеҳ дода нашудааст. Азбаски дар ҷустуҷӯи библиографӣ DOI мустақилона тасдиқ карда нашуд, DOI-и тахминӣ илова карда нашудааст.

Маҷалла: Барои ин нусхаи таҳқиқот маҷаллаи баррасишаванда ва нашри ниҳоии маҷалла тасдиқ карда нашудааст.

Платформаи нашр: SSRN.

Рақами сабти SSRN: 7199871.

Санаи дақиқи сабт: Дар матни манбаъ нишон дода нашудааст ва дар ҷустуҷӯи беруна мустақилона тасдиқ карда нашудааст.

Навъи манбаъ: Препринти таҳқиқоти таҷрибавӣ, ки истеҳсол, тавсифи мавод ва арзёбии электрохимиявии анодҳои чандир ва худнигоҳдори Si/rGO барои батареяҳои литий-иониро дар бар мегирад.

Ҳолати баррасии ҳамсолон: Дар матни таҳқиқот ба таври равшан гуфта шудааст, ки ин препринт аз баррасии ҳамсолон нагузаштааст.

Пайванди расмии манбаъ:Сабти таҳқиқот дар SSRN

Маблағгузорӣ: Муаллифон ба Suzhou Polytechnic University барои дастгирии молиявӣ миннатдорӣ баён кардаанд. Рақами муфассали лоиҳа ё грант дода нашудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки манфиати молиявӣ ё муносибати шахсии маълуме, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.

Ин шарҳи тоҷикӣ танҳо бар асоси муҳтавои илмии таҳқиқоти боршуда омода шудааст. Тасвирҳои SEM ва TEM, харитаҳои EDX, каҷҳои FTIR ва TGA, графикҳои даврзании электрохимиявӣ, санҷиши суръат ва намоиши хамшавии ҳуҷайраи пурра дар мақола якҷоя арзёбӣ шудаанд. Ба натиҷаҳои илмӣ аз манбаъҳои беруна арзишҳои нави корӣ илова карда нашудаанд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот инҳоянд: нокифоя гузориш шудани ҷузъиёти омодасозии ҳуҷайраи электрохимиявӣ, нишон дода нашудани боркунии сатҳии маводи фаъол ва миқдори электролит, миқдоран чен нашудани чандирии механикӣ, маҳдуд шудани санҷиши ҳуҷайраи пурра ба 50 давр, %69 будани самаранокии ибтидоии Кулонӣ, набудани санҷиши дарозмуддати ҳамзамони хамшавӣ-электрохимия ва дастгирӣ нашудани натиҷаҳо бо тақсимоти омории байни ҳуҷайраҳо.