Akademik tadqiqotlar, tushunarli til

Verianla | O‘zbekcha akademik tadqiqotlar va ilm-fan

27 Sentabr 2026, Yakshanba
VERİANLAMustaqil ilmiy nashriyot
Menyuni ochish yoki yopish
...
Bosh sahifa / Amaliy fanlar / Muhandislik / 2D kremniy va grafenning o‘z-o‘zidan qatlamlanishi orqali yaratilgan yuqori egiluvchan Si/C kompozit anodlar
Muhandislik

2D kremniy va grafenning o‘z-o‘zidan qatlamlanishi orqali yaratilgan yuqori egiluvchan Si/C kompozit anodlar

Ushbu tadqiqot yuqori litiy saqlash sig‘imiga ega kremniyni yuqori elektr o‘tkazuvchanlik va mexanik egiluvchanlikka ega grafen bilan bir xil o‘zini o‘zi tutib turuvchi elektrod tuzilmasida birlashtiradi.

07/08/2026  Veri Anla 32 marta ko‘rildi
2D kremniy va grafenning o‘z-o‘zidan qatlamlanishi orqali yaratilgan yuqori egiluvchan Si/C kompozit anodlar

Ushbu tadqiqot yuqori litiy saqlash sig‘imiga ega kremniyni yuqori elektr o‘tkazuvchanlik va mexanik egiluvchanlikka ega grafen bilan bir xil o‘zini o‘zi tutib turuvchi elektrod tuzilmasida birlashtiradi. Tadqiqotchilar ikki o‘lchamli kremniy mikro/nano-qatlamlari bilan qaytarilgan grafen oksidi bir-biri ustiga qatlamlanadigan, tashqi metall tok kollektoriga ehtiyoj sezmasdan plyonka ko‘rinishida ishlatilishi mumkin bo‘lgan Si-rGOP kompozit anodini ishlab chiqdilar. Kremniyning zaryadlash-bo‘shatish paytida %300 dan oshishi mumkin bo‘lgan hajm o‘zgarishi sababli yuzaga keladigan sinish muammosini kamaytirish uchun qatlam geometriyasi va rGO ning egiluvchanligidan foydalanildi; kremniy qo‘shilishi plyonkani mo‘rtlashtirishi esa %2 PVA qo‘llash orqali kamaytirildi.

Si-rGOP anodi 0,2 A·g-1 tok zichligida 1041 mAh·g-1 dastlabki bo‘shatish sig‘imi va 720 mAh·g-1 dastlabki zaryadlash sig‘imini ko‘rsatdi. Dastlabki Kulon samaradorligi %69 deb xabar qilindi. Xuddi shu tok zichligida 300 zaryadlash-bo‘shatish sikli yakunida solishtirma sig‘im 508 mAh·g-1 darajasida saqlanib qoldi. Tezlik sinovida sig‘im 0,1 A·g-1 da 600, 0,2 A·g-1 da 490, 0,5 A·g-1 da 380 va 1,0 A·g-1 da 310 mAh·g-1 sifatida o‘lchandi.

LiFePO4 katod va Si-rGOP anoddan tashkil topgan to‘liq element esa dastlab 148 mAh·g-1 solishtirma sig‘im hosil qildi va 50 sikl oxirida 112 mAh·g-1 sig‘imni saqlab qoldi. Tadqiqotda berilgan sig‘im saqlanishi %75 ni tashkil etadi. Egiluvchan paket element tekis holatda bo‘lgani kabi bukilganda ham LED qatorini ishlata oldi. Ushbu tajriba mexanik egiluvchanlik uchun funksional namoyish bersa-da, uzoq muddatli bukilish ostidagi elektrokimyoviy xizmat muddati, energiya zichligi va ko‘p sonli elementlardagi ishlab chiqarish o‘zgaruvchanligi o‘lchanmagan.

Turkiya nuqtai nazaridan tadqiqot; taqiladigan elektronika, egiluvchan sensorlar, buklanadigan elektron tizimlar va shaklini o‘zgartira oladigan energiya saqlash yechimlari uchun kremniy-uglerod anod tadqiqotlariga qo‘llanishi mumkin bo‘lgan material arxitekturasini taklif etadi. Biroq laboratoriya miqyosidagi plyonka va cheklangan to‘liq element natijalari texnologiya bevosita ommaviy ishlab chiqarish yoki tijoriy batareyalar uchun tayyor ekanini ko‘rsatmaydi. Mahalliy ishlab chiqarish nuqtai nazaridan elektrodning maydon bo‘yicha yuklanishi, elektrolit sarfi, xavfsizlik, ko‘p qatlamli pouch element ishlashi, seriyali ishlab chiqarish samaradorligi va uzoq muddatli mexanik sikllar alohida tasdiqlanishi kerak.

Kremniy nega litiy-ion batareyalar uchun qiziqarli hisoblanadi?

Kremniy taxminan 4200 mAh·g-1 nazariy solishtirma sig‘imi tufayli yangi avlod litiy-ion batareya anodlari uchun yuqori sig‘im salohiyatiga ega materialdir. Biroq bu afzallik jiddiy mexanik muammo bilan birga keladi. Kremniy litiylanganda uning hajmi %300 dan ortiq oshishi mumkin. Takroriy kengayish va qisqarish faol zarrachalarning sinishiga, elektrod yaxlitligining buzilishiga va qattiq elektrolit interfeysining doimiy ravishda yorilib, qayta hosil bo‘lishiga olib kelishi mumkin.

Natijada faol kremniy elektr aloqasini yo‘qotishi mumkin va elektrolit doimiy ravishda yangi sirtlar bilan reaksiyaga kirishib, sig‘imning tez kamayishiga sabab bo‘lishi mumkin. Kremniyning o‘z elektr o‘tkazuvchanligi pastligi ham yuqori tok ostidagi ishlashni cheklaydi.

Grafen bu muammoga qanday yondashadi?

Grafen asosidagi qatlamlar ham o‘tkazuvchi elektron yo‘llarini hosil qilishi, ham kremniyning hajm o‘zgarishini mexanik jihatdan qoplay oladigan egiluvchan tarmoqni ta’minlashi mumkin. Tadqiqotchilarning yondashuvi kremniyni shunchaki grafen zarrachalari bilan aralashtirish o‘rniga, ikki materialning o‘xshash ikki o‘lchamli geometriyalaridan foydalanib ularni qatlamma-qatlam joylashtirishdan iborat.

Ushbu tuzilma bir vaqtning o‘zida uchta funksiyani ko‘zlaydi:

  • Kremniy qatlamlari orasida uzluksiz elektr o‘tkazuvchanlik yo‘llarini hosil qilish,
  • Kremniyning hajmi o‘zgarganda grafen bukilib va shaklini o‘zgartirib zo‘riqishni qoplashini ta’minlash,
  • Tashqi qattiq elektrod tashuvchisiga bog‘liq bo‘lmagan, o‘zini o‘zi tutib turuvchi egiluvchan plyonka hosil qilish.

Ikki o‘lchamli kremniy qatlamlarining farqi nimada?

Tadqiqotda qo‘llangan kremniy zarrachalari sferik nanozarrachalardan ko‘ra mikro/nano-qatlam geometriyasiga ega. Tadqiqotchilar bu tuzilmaning litiylanish vaqtida hajm kengayishi asosan qatlam tekisligiga perpendikulyar yo‘nalishda sodir bo‘lishini afzallik deb baholaydi.

Bu yo‘nalgan kengayish mos ravishda joylashtirilgan grafen qatlamlarining kremniy deformatsiyasini qoplashini osonlashtirishi mumkin. Shunday qilib, mutlaqo tasodifiy uch o‘lchamli shishish o‘rniga, qatlamli tuzilma bardosh bera oladigan mexanik harakat ko‘zlangan.

Nega kompozit PVA siz mo‘rtlashgan?

6-betdagi 1-rasm grafen oksid qog‘ozining o‘zi sezilarli bukilishga bardosh bera olishini ko‘rsatadi. Biroq kremniy qatlamlari kompozitga qo‘shilganda quritilgan Si/C plyonka qattiqlashgan va yoriqlar hosil bo‘lgan.

Tadqiqotchilar bu muammoni kamaytirish uchun %2 polivinil spirtni mexanik mustahkamlovchi sifatida qo‘shgan. PVA qo‘shilgandan keyin katta maydonli, yaxlitligini saqlagan plyonka olingan va plyonka taxminan 5 mm diametrli shisha tayoq atrofida bukilganda ko‘rinadigan mexanik shikastlanish kuzatilmagan.

Bu tajriba kompozitning yuqori bukiluvchanligini ko‘rsatadi; biroq tadqiqotda plyonka uchun cho‘zilish mustahkamligi, Young moduli, uzilishdagi cho‘zilish yoki minimal takrorlanuvchi bukilish radiusi kabi miqdoriy mexanik parametrlar berilmagan.

Kremniy va grafen haqiqatan ham qatlamma-qatlam kontakt qilganmi?

7-betdagi TEM tasvirlarida Si mikro/nano-qatlamlari bilan rGO ning bir-biri ustiga tushgani ko‘rinadi. Grafen qatlamlari aniq burishgan va kremniy sirtlari bilan katta kontakt maydonini hosil qilgani ko‘rsatilgan.

Yuqori kattalashtirishdagi TEM tasvirlarida kristall kremniy bilan amorf rGO ni bir-biridan ajratish mumkin; kremniy yuzasida taxminan 1 nm qalinlikdagi amorf oksid qatlam kuzatiladi.

Kesim EDX xaritalarida kislorod, uglerod va kremniyning taqsimoti qatlamli ko‘rinishda kuzatilgan. Tadqiqotchilar buni quritish vaqtida Si qatlamlari bilan grafen ketma-ket qatlamlangan tuzilma hosil qilganining dalili sifatida baholaydi.

Interfeysda kimyoviy bog‘ hosil bo‘lganmi?

FTIR tahlilida rGO, kremniy qatlamlari va Si-rGOP kompoziti alohida taqqoslangan. Tadqiqotchilar kompozitda taxminan 600 cm-1 da paydo bo‘lgan qo‘shimcha tasmani Si-C tebranishiga tegishli deb hisoblagan va buni kremniy bilan grafen orasida yangi kimyoviy bog‘ hosil bo‘lganining belgisi sifatida talqin qilgan.

Tadqiqot talqiniga ko‘ra, bu interfeys bog‘i ikki afzallik berishi mumkin. Birinchisi, kremniy bilan grafen o‘rtasidagi elektr kontaktning mexanik jihatdan barqarorroq bo‘lishidir. Ikkinchisi esa grafen qatlamining kremniy yuzasini elektrolit bilan bevosita kontaktdan qisman ajratib, sun’iy SEI ga o‘xshash himoya tuzilmasi vazifasini bajarishi mumkinligidir.

Biroq tadqiqot interfeys kimyosini XPS, qattiq holat NMR yoki boshqa qo‘shimcha bog‘ tavsiflash usullari bilan alohida tasdiqlamagan. Shu sababli Si-C bog‘ining mavjudligi haqidagi xulosa tadqiqotda taqdim etilgan FTIR talqiniga asoslanadi.

Kompozitda qancha kremniy bor?

TGA tahlilida GOP va rGOP taxminan 500 °C atrofida tez oksidlanish va massa yo‘qotishini ko‘rsatgan. Si-rGOP kompozitida esa massa yo‘qotishi sekinroq kechgan va tajriba oxirida taxminan %43 qoldiq massa qolgan.

Tadqiqotchilar bu %43 qoldiqni kompozitdagi kremniy miqdori deb baholagan. Biroq boshlang‘ich retseptda qo‘shilgan kremniyning mutlaq massasi va Si:rGO boshlang‘ich nisbati aniq berilmagan.

rGOP o‘zi qanday ishlash ko‘rsatgan?

Qaytarilgan grafen oksid qog‘ozi tadqiqotda asosiy taqqoslash elektrodi sifatida ishlatilgan. 4(a)-rasmga ko‘ra, rGOP ning dastlabki solishtirma sig‘imi taxminan 100 mAh·g-1 bo‘lgan bo‘lsa, 300 sikl oxirida taxminan 60 mAh·g-1 gacha kamaygan.

Bu qiymatlar Si-rGOP kompozitining sig‘imi bilan taqqoslanganda, umumiy litiy saqlash sig‘imining muhim qismi kremniy qatlamlaridan kelishini ko‘rsatadi.

Si-rGOP ning birinchi sikldagi ishlashi qanday?

ParametrXabar qilingan qiymat
Tok zichligi0,2 A·g-1
Dastlabki bo‘shatish sig‘imi1041 mAh·g-1
Dastlabki zaryadlash sig‘imi720 mAh·g-1
Dastlabki Kulon samaradorligi%69
300-sikl sig‘imi508 mAh·g-1

Dastlabki zaryadlash sig‘imining bo‘shatish sig‘imidan past bo‘lishi birinchi siklda qaytarib bo‘lmaydigan litiy sarfini ko‘rsatadi. Tadqiqot bu yo‘qotishlarning batafsil kimyoviy balansini bermagan.

300 sikl oxirida nima yuz berdi?

11-betdagi 4(c)-rasm dastlabki sikllarda sig‘im tez kamayganini, keyin esa taxminan 500 mAh·g-1 atrofida barqarorroq plato hosil bo‘lganini ko‘rsatadi. 0,2 A·g-1 da 300 sikl oxiridagi solishtirma sig‘im 508 mAh·g-1 deb berilgan.

Kulon samaradorligi ham birinchi sikldan keyin yuqori darajaga ko‘tariladi va grafikda 300 sikl davomida shu darajaga yaqin qoladi. Biroq maqolada oxirgi sikllarning o‘rtacha Kulon samaradorligi yoki sikllar orasidagi standart og‘ish son jihatdan berilmagan.

Kremniyning kristall tuzilishi sikllanish paytida o‘zgarganmi?

Zaryadlash-bo‘shatish egri chiziqlarida dastlabki sikllarda aniq kuchlanish platosi kuzatilgan. Tadqiqotchilar buni boshlang‘ich kremniy qatlamlarining yaxshi kristallanganligi bilan bog‘laydi.

Sikllar soni ortgani sayin bu aniq plato qiyaroq profilga aylanadi. Tadqiqot bu o‘zgarishni kremniy qatlamlarining elektrokimyoviy sikllanish davomida bosqichma-bosqich amorflanishi bilan izohlaydi.

Tok zichligi oshganda sig‘im qanday o‘zgargan?

Tok zichligiSolishtirma sig‘im
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

Tok zichligi oshgani sari foydalanish mumkin bo‘lgan sig‘im muntazam ravishda kamayadi. 4(e)-rasmda tok zichligi yana pasaytirilganda sig‘im qayta oshgani ko‘rinadi; bu elektrod yuqori tok qo‘llanganidan keyin litiy saqlash funksiyasini butunlay yo‘qotmaganini ko‘rsatadi.

Tadqiqotchilar 1,0 A·g-1 dan yuqori tok zichliklarini sinamagan. Buning sababi sifatida qaytarishdan keyin rGOP da qolgan nuqsonlar va funksional guruhlarning elektron harakatchanligini cheklashi ko‘rsatilgan.

To‘liq element tajribasi nega muhim?

Anod materialini faqat litiy metall qarshi elektrodi bo‘lgan yarim elementda sinash real batareya xatti-harakati haqida cheklangan ma’lumot beradi. Shu sababli tadqiqotchilar Si-rGOP anodlarni LiFePO4 katodlar bilan juftlab to‘liq element hosil qilgan.

To‘liq element parametriXabar qilingan natija
KatodLiFePO4
AnodSi-rGOP
Dastlabki solishtirma sig‘im148 mAh·g-1
50-sikl sig‘imi112 mAh·g-1
Sig‘im saqlanishi%75
Xabar qilingan ish kuchlanishi oralig‘i2,8–3,3 V

Zaryadlash va bo‘shatish egri chiziqlarining bir-biriga yaqin borishi tadqiqotchilar tomonidan yaxshi qaytuvchanlik va strukturaviy barqarorlik ko‘rsatkichi sifatida talqin qilingan.

Biroq to‘liq element sig‘imi qaysi faol material massasiga nisbatan normallashtirilgani manbada aniq ko‘rsatilmagan. Shu sababli 148 va 112 mAh·g-1 qiymatlarini boshqa to‘liq elementlar bilan to‘g‘ridan-to‘g‘ri taqqoslashda ehtiyot bo‘lish kerak.

Bukilgan batareya haqiqatan ham ishlaganmi?

Ha. 12-betdagi 5(c)-rasm egiluvchan pouch elementining LED qatoriga ulangan ikki holatini ko‘rsatadi. LED lar element tekis holatda bo‘lganda ham, qo‘lda bukilgan holatda bo‘lganda ham yonadi.

Bu namoyish elektr ulanishi va element funksiyasi bitta bukilish holatida saqlanib qolganini ko‘rsatadi. Biroq tadqiqot:

  • Bukilish radiusini,
  • Bukilish burchagini,
  • Nechta mexanik sikl qo‘llanganini,
  • Bukilgan va tekis holatdagi sig‘im farqini,
  • Ichki qarshilik o‘zgarishini,
  • Uzoq muddatli mexanik charchoqni

son jihatdan xabar qilmagan. Shu sababli LED namoyishi funksional konsepsiya isbotidir; minglab bukilishlarga chidamli tijoriy egiluvchan batareya tasdig‘i emas.

Tadqiqotning kuchli tomonlari nimalar?

  • Kremniy va grafen o‘xshash ikki o‘lchamli geometriyalardan foydalanib bevosita qatlamlangan.
  • Kompozit o‘zini o‘zi tutib turuvchi va bukiluvchan plyonka ko‘rinishida tayyorlangan.
  • PVA ning mo‘rt Si/rGO plyonkaga mexanik egiluvchanlik bergani vizual tarzda ko‘rsatilgan.
  • TEM, kesim EDX, FTIR va TGA yordamida tuzilma turli jihatlardan tavsiflangan.
  • Kremniy bilan rGO orasida katta interfeys kontakt maydoni ko‘rsatilgan.
  • 300 sikllik yarim element sinovi o‘tkazilgan.
  • Turli tok zichliklarida tezlik ishlashi o‘lchangan.
  • LiFePO4 katod bilan to‘liq element qurilgan.
  • Egiluvchan pouch element bukilgan holatda LED ni ishlata olishi ko‘rsatilgan.
  • Ying Sun va Ting Zhu ning teng hissasi manbada aniq ko‘rsatilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari nimalar?

  • Tajriba bo‘limida yarim elementlarning to‘liq elementga yig‘ish protokoli batafsil berilmagan.
  • Elektrolit tarkibi va miqdori tushuntirilmagan.
  • Separator turi ko‘rsatilmagan.
  • Kremniy qatlamlarining manbasi, o‘rtacha qalinligi va o‘lcham taqsimoti batafsil berilmagan.
  • Boshlang‘ich Si:rGO massa nisbati aniq ko‘rsatilmagan.
  • TGA dagi %43 qoldiq massa kremniy miqdori sifatida talqin qilingan bo‘lsa-da, mustaqil kimyoviy miqdor aniqlash berilmagan.
  • Faol materialning maydon bo‘yicha yuklanishi, mg·cm-2, ko‘rsatilmagan.
  • Elektrodning areal sig‘imi, mAh·cm-2, berilmagan.
  • Plyonka qalinligi uchun faqat rGOP da taxminan 2 µm qiymat berilgan; yakuniy Si-rGOP elektrod qalinligi tizimli ravishda xabar qilinmagan.
  • Elektrodning elektr o‘tkazuvchanligi bevosita o‘lchanmagan.
  • Cho‘zilish mustahkamligi, Young moduli va uzilishdagi cho‘zilish o‘lchanmagan.
  • Uzoq muddatli takroriy bukilish ostida elektrokimyoviy sig‘im o‘lchanmagan.
  • Yarim elementda dastlabki Kulon samaradorligi %69 bilan cheklangan.
  • 300 sikldan keyin uzoqroq xizmat muddati sinovi o‘tkazilmagan.
  • 1 A·g-1 dan yuqori tezlik ishlashi o‘rganilmagan.
  • To‘liq element faqat 50 sikl davomida xabar qilingan.
  • To‘liq element solishtirma sig‘imi qaysi massa asosida hisoblangani aniq emas.
  • Element energiya zichligi va quvvat zichligi berilmagan.
  • N/P sig‘im nisbati va elektrod balanslash ko‘rsatilmagan.
  • Oldindan litiylash qo‘llangan-qo‘llanmagani tushuntirilmagan.
  • Elementlar soni, mustaqil takrorlar, xato chiziqlari va statistik taqsimotlar berilmagan.
  • Xavfsizlik, shishish, termik barqarorlik va abuse sinovlari mavjud emas.
  • Seriyali ishlab chiqarish xarajati yoki ishlab chiqarish samaradorligi baholanmagan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

  • Si qatlamlari bilan rGO bir-biri bilan kontaktda bo‘lgan qatlamli kompozit plyonka hosil qilishi mumkinligi ko‘rsatilgan.
  • %2 PVA qo‘shilishi tadqiqotdagi tayyorlash sharoitida plyonka yaxlitligi va bukiluvchanligini yaxshilagan.
  • Si-rGOP rGOP ga qaraganda yuqoriroq solishtirma sig‘im hosil qilgan.
  • Si-rGOP 0,2 A·g-1 da 300 sikl oxirida 508 mAh·g-1 sig‘im bergan.
  • Tok zichligi 0,1 dan 1,0 A·g-1 gacha oshirilganda sig‘im 600 dan 310 mAh·g-1 gacha kamaygan.
  • LiFePO4/Si-rGOP to‘liq elementi 50 sikl oxirida 112 mAh·g-1 sig‘im ko‘rsatgan.
  • Tayyorlangan pouch element bukilgan holatda LED qatorini ishlata olgan.

Tadqiqot isbotlamagan xulosalar

  • Si-rGOP tijoriy grafit anodlardan uzoqroq xizmat qilishini isbotlamagan.
  • Kompozit tijoriy darajadagi energiya zichligini ta’minlashi ko‘rsatilmagan.
  • 300 sikldan ancha uzoq foydalanish muddati tasdiqlanmagan.
  • Minglab mexanik bukilishlarga nisbatan batareya ishlashi sinovdan o‘tkazilmagan.
  • Tuzilmaning sanoat roll-to-roll ishlab chiqarishiga bevosita mosligi isbotlanmagan.
  • Si-C interfeys bog‘lari elektrokimyoviy yaxshilanishning yagona sababi ekani bevosita ajratib ko‘rsatilmagan.
  • Grafen real element ichida to‘liq sun’iy SEI qatlami kabi harakat qilishi bevosita o‘lchanmagan.
  • Materialning taqiladigan elektronikada xavfsiz va uzoq muddat ishlatilishi tasdiqlanmagan.

Taqiladigan va egiluvchan elektronika uchun nega muhim?

An’anaviy elektrodlar faol materialning metall tok kollektoriga bog‘lovchi bilan qoplanishiga tayanadi. Egiluvchan qurilmalarda metall folga, qalin bog‘lovchi qatlamlar va zarrachali elektrod tuzilmasi takroriy shakl o‘zgarishi paytida mexanik cheklov hosil qilishi mumkin.

Ushbu tadqiqotda esa faol Si/rGO kompozitining o‘zi yupqa, o‘zini o‘zi tutib turuvchi va bukiluvchan elektrod vazifasini bajaradi. Bunday yondashuv yetarli areal sig‘im va uzoq muddatli chidamlilik bilan birlashtirilsa, buklanadigan ekranlar, tanaga mos elektronika va egiluvchan sensor tizimlari uchun yanada yupqa batareya dizaynlariga hissa qo‘shishi mumkin.

Biroq bu salohiyat bilan mavjud tajribaviy dalillarni bir-biridan ajratish kerak. Tadqiqot egiluvchan elektrod va ishlaydigan bukilgan pouch elementni ko‘rsatadi; tijoriy taqiladigan qurilmaning xizmat muddati yoki seriyali ishlab chiqariladigan element arxitekturasini hali tasdiqlamaydi.

Tadqiqot usuli va natijalari

Grafen oksidini ishlab chiqarish

GO modifikatsiyalangan Hummers usuli bilan tayyorlangan.

JarayonManbada berilgan shart
Boshlang‘ich grafit2 g parcha grafit
Boshlang‘ich harorat0 °C muz vannasi
H₂SO₄46 mL konsentrlangan sulfat kislota; 3 daqiqa aralashtirish
NaNO₃0,5 g; qo‘shimcha 5 daqiqa aralashtirish
KMnO₄3 g; 5 daqiqa aralashtirish
Birinchi oksidlanishMuz vannasida 2 soat ushlab turish
Ikkinchi harorat bosqichi35 °C da 3 soat aralashtirish
Suv qo‘shish46 mL deionizatsiyalangan suv
Yuqori harorat bosqichi90 °C da 30 daqiqa aralashtirish
H₂O₂150 mL, %5 eritma; 0 °C da qo‘shish
TozalashpH taxminan 7 bo‘lguncha sentrifugalash va deionizatsiyalangan suv bilan yuvish

rGOP tayyorlash

Tayyorlangan GO geli quritilib grafen oksid qog‘ozi hosil qilingan. Keyin GOP 200 g·L-1 natriy L-askorbat eritmasiga 80 °C da 30 daqiqa davomida botirilgan va quritilib qisman qaytarilgan grafen oksid qog‘ozi olingan.

Si-rGOP kompozit elektrodini tayyorlash

  • Ikki o‘lchamli Si mikro/nano-qatlamlari GO geliga qo‘shilgan.
  • Aralashma 90 °C da aralashtirilgan.
  • %2 PVA qo‘shilib eritilgan.
  • Aralashma quritilib plyonka hosil qilingan.
  • Plyonka 80 °C dagi natriy askorbat eritmasiga botirilib qaytarilgan.
  • Yakuniy quritish orqali Si-rGOP o‘zini o‘zi tutib turuvchi kompozit anod olingan.

Manbada Si qatlamlarining boshlang‘ich massasi, GO miqdori va yakuniy plyonka boshiga material miqdori aniq berilmagan.

Mikrostrukturaviy tavsiflash

UsulAsosiy kuzatuv
SEMGOP/rGOP ning qatlamli tuzilishi va yakuniy plyonkaning mexanik yaxlitligi
TEMSi qatlamlari bilan rGO orasida katta ustma-ust tushish va yaqin kontakt
Yuqori aniqlikdagi TEMSi ustida taxminan 1 nm amorf oksid qatlam
EDXO, C va Si ning kompozit kesimida qatlamli taqsimoti
FTIRKompozitda taxminan 600 cm-1 da Si-C deb talqin qilingan qo‘shimcha pik
TGATaxminan %43 qoldiq massa; tadqiqotchilar tomonidan Si miqdori deb talqin qilingan

Mexanik kuzatuvlar

rGOP ko‘rinadigan yoriqlar hosil qilmasdan sezilarli buklash va egishga bardosh bergan. Kremniy qo‘shilishi bilan PVA bo‘lmagan kompozit quritilgandan keyin qattiq va mo‘rt holga kelgan. %2 PVA qo‘llangan yakuniy plyonka esa yaxlitligini saqlagan va 5 mm diametrli shisha tayoq atrofida ko‘rinadigan shikastlanishsiz bukila olgan.

Yarim element sikllanish natijalari

ElektrodShartNatija
rGOP300 siklTaxminan 100 mAh·g-1 dan 60 mAh·g-1 gacha pasayish
Si-rGOPDastlabki bo‘shatish1041 mAh·g-1
Si-rGOPDastlabki zaryadlash720 mAh·g-1
Si-rGOPDastlabki Kulon samaradorligi%69
Si-rGOP0,2 A·g-1, 300 sikl508 mAh·g-1

Tezlik ko‘rsatkichlari

Tok zichligiSi-rGOP solishtirma sig‘imi
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

To‘liq element natijalari

ParametrNatija
KatodLiFePO4
AnodSi-rGOP
Dastlabki solishtirma sig‘im148 mAh·g-1
50 sikldan keyingi sig‘im112 mAh·g-1
Sig‘im saqlanishi%75
Xabar qilingan kuchlanish oralig‘i2,8–3,3 V
Egiluvchan ishlash namoyishiLED qatori tekis va bukilgan pouch element bilan ishlatildi

Manbadagi terminologiya va hisobot berish eslatmalari

  • Matnda boshlang‘ich xomashyo “flake graphite” deb tushuntirilgan, 1-rasm izohida esa (a) tasvir “Flake graphene” deb atalgan. Bu ikki ifoda manba ichida to‘liq mos emas.
  • Annotatsiyada yakuniy qaytariluvchan sig‘im taxminan 500 mAh·g-1 deb yaxlitlangan, natijalar va elektrokimyoviy bo‘limda esa 300 sikldan keyingi qiymat 508 mAh·g-1 deb berilgan.
  • Tadqiqot “self-supporting” va “flexible” elektrod atamalaridan foydalanadi; biroq mexanik xususiyatlar miqdoriy cho‘zish/bukish o‘lchovlari bilan berilmagan.
  • FTIR dagi 600 cm-1 pik tadqiqotchilar tomonidan Si-C bog‘i deb talqin qilingan; qo‘shimcha bog‘ aniqlash usuli xabar qilinmagan.
  • TGA dagi %43 qoldiq massa tadqiqotda kremniy ulushi deb talqin qilingan.
  • To‘liq element solishtirma sig‘imining hisoblash bazasi aniq ko‘rsatilmagan.

Takrorlanuvchanlik nuqtai nazaridan yetishmaydigan ma’lumotlar

Tadqiqot kompozit sintezining asosiy kimyoviy bosqichlarini bersa-da, elektrokimyoviy tajribalarni aynan takrorlash uchun zarur ayrim ma’lumotlar manbada mavjud emas. Ular qatoriga elektrolitning kimyoviy tarkibi va hajmi, separator, element turi va o‘lchami, faol material yuklanishi, N/P nisbati, elektrod maydoni, to‘liq elementni balanslash usuli, agar bo‘lsa oldindan litiylash, sikllash harorati va sinovdan o‘tkazilgan mustaqil elementlar soni kiradi.

Bu yetishmovchiliklar ayniqsa yuqori sig‘imli kremniy anodlarni turli laboratoriyalar o‘rtasida taqqoslashda muhimdir; chunki faol modda yuklanishi, ortiqcha litiydan foydalanish va elektrolit miqdori laboratoriya miqyosidagi sig‘im natijalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatishi mumkin.

Manba va usul haqida izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Highly Flexible Si/C Composite Anodes Constructed via Spontaneous Stacking of 2D Silicon and Graphene

Mualliflar va to‘g‘ri tartibi: Ying Sun; Ting Zhu; Yuchen Zhang; Qingxin Wu; Guanghong Chen; Shanyi Wang; Yuxuan Hong; Pengfei Su.

Teng hissa: Ying Sun va Ting Zhu tadqiqotga teng hissa qo‘shgan.

Mas’ul muallif: Pengfei Su.

Mas’ul muallif elektron pochta manzili: spf9512@foxmail.com

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

DOI: Tadqiqot matnida aniq DOI berilmagan. O‘tkazilgan bibliografik qidiruvda DOI mustaqil ravishda tasdiqlanmagani uchun taxminiy DOI qo‘shilmagan.

Jurnal: Tadqiqotning ushbu versiyasi uchun hakamlikdan o‘tgan jurnal va yakuniy jurnal nashri tasdiqlanmagan.

Nashr platformasi: SSRN.

SSRN ro‘yxat raqami: 7199871.

Aniq ro‘yxatga olingan sana: Manba matnida ko‘rsatilmagan va tashqi qidiruvda mustaqil ravishda tasdiqlanmagan.

Manba turi: Egiluvchan, o‘zini o‘zi tutib turuvchi Si/rGO litiy-ion batareya anodlarini tayyorlash, material tavsiflash va elektrokimyoviy baholashni o‘z ichiga olgan tajribaviy tadqiqot preprinti.

Hakamlik holati: Tadqiqot matnida bu hakamlik ko‘rigidan o‘tmagan preprint ekani ochiq ko‘rsatilgan.

Rasmiy manba havolasi:SSRN tadqiqot yozuvi

Moliyalashtirish: Mualliflar Suzhou Polytechnic University ga moliyaviy qo‘llab-quvvatlash uchun minnatdorlik bildirgan. Batafsil loyiha yoki grant raqami berilmagan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar tadqiqotga ta’sir qilishi mumkin bo‘lgan ma’lum moliyaviy manfaat yoki shaxsiy munosabat mavjud emasligini bildirgan.

Ushbu o‘zbekcha izoh faqat yuklangan tadqiqotning ilmiy mazmuni asosida tayyorlangan. Maqoladagi SEM va TEM tasvirlari, EDX xaritalari, FTIR va TGA egri chiziqlari, elektrokimyoviy sikllanish grafiklari, tezlik sinovi va to‘liq elementning bukilish namoyishi birgalikda baholangan. Ilmiy topilmalarga tashqi manbalardan yangi ishlash qiymatlari qo‘shilmagan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari; elektrokimyoviy element tayyorlash tafsilotlarining yetarli darajada xabar qilinmagani, faol moddaning areal yuklanishi va elektrolit miqdori ko‘rsatilmagani, mexanik egiluvchanlik miqdoriy o‘lchanmagani, to‘liq element sinovi 50 sikl bilan cheklangani, dastlabki Kulon samaradorligi %69 bo‘lgani, uzoq muddatli bukilish-elektrokimyo qo‘shma sikl sinovi mavjud emasligi va natijalar elementlararo statistik taqsimot bilan qo‘llab-quvvatlanmagani hisoblanadi.


Ulashish:

Izohlar ko‘rib chiqilgandan keyin e’lon qilinadi.Izohingiz tasdiqlash jarayoniga yuboriladi va ma’qullangach ko‘rinadi.

Izoh qoldiring

E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan

Bu saytda cookie-fayllarga ruxsat berish foydalanish tajribangizni yaxshilaydi. Cookie-fayllar siyosati