TỔNG HỢP VẬT LIỆU TỔ HỢP ỐNG NANO CARBON/HẠT NANO SILIC CHO ĐIỆN CỰC ÂM HIỆU SUẤT CAO TRONG PIN Li-ION
Từ khóa
DOI:
https://doi.org/10.34238/tnu-jst.15258Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày quy trình tổng hợp vật liệu tổ hợp ống nano carbon/hạt nano silicon (CNTs/Si) thông qua một phương pháp tương đối đơn giản. Cụ thể, các CNTs được chức năng hóa bằng axit để tạo nhóm -COOH, sau đó vật liệu được hình thành nhờ quá trình tự lắp ráp trong dung dịch và xử lý nhiệt (annealing). Kết quả cho thấy, nhờ quá trình chức năng hóa bề mặt mà khả năng phân tán của CNTs đã được cải thiện đồng thời sự tương tác liên pha với các hạt nano silic cũng đã được tăng cường. Phân tích cấu trúc và hình thái cho thấy các hạt nano Si được đính và phân bố khá đồng đều trên mạng dẫn điện của CNTs. Kết quả đo tính chất điện hóa cho thấy, vật liệu tổ hợp CNTs/Si đạt dung lượng thuận nghịch cao hơn, độ ổn định chu kỳ tốt hơn và khả năng làm việc ở tốc độ cao vượt trội so với Si nguyên chất. Sự cải thiện này có thể được lý giải bởi sự hình thành mạng ống carbon dẫn điện, giúp giảm ảnh hưởng của sự giãn nở thể tích và đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển electron. Kết quả này cho thấy một hướng tiếp cận tương đối đơn giản và có khả năng mở rộng trong việc thiết kế các vật liệu anot nền silic với hiệu suất cao.Lượt tải
Tài liệu tham khảo
L. Zhang, C. Zhu, S. Yu, D. Ge, and H. Zhou, "Status and challenges facing representative anode materials for rechargeable lithium batteries," Journal of Energy Chemistry, vol. 66, pp. 260-294, 2022.
M. N. Obrovac and V. L. Chevrier, "Alloy Negative Electrodes for Li-Ion Batteries," Chemical Reviews, vol. 114, no. 23, pp. 11444-11502, 2014.
H. Wu and Y. Cui, "Designing nanostructured Si anodes for high energy lithium ion batteries," Nano Today, vol. 7, no. 5, pp. 414-429, 2012.
K. Xu, "Electrolytes and Interphases in Li-Ion Batteries and Beyond," Chemical Reviews, vol. 114, no. 23, pp. 11503-11618, 2014.
W. Yan et al., "Recent Progress in Silicon-Based Anodes for High-Energy Lithium-Ion Batteries: From the Perspective of “Size Effects”," Carbon Energy, vol. 7, no. 11, 2025, doi: 10.1002/cey2.70057.
B. Jin et al., "Advancement in Research on Silicon/Carbon Composite Anode Materials for Lithium-Ion Batteries," Metals, vol. 15, no. 4, 2025, Art. no. 386.
X. Zhou, Y. X. Yin, L. J. Wan, and Y. G. Guo, "Self-Assembled Nanocomposite of Silicon Nanoparticles Encapsulated in Graphene through Electrostatic Attraction for Lithium-Ion Batteries," Advanced Energy Materials, vol. 2, no. 9, pp. 1086-1090, 2012.
Y. Yao et al., "Interconnected Silicon Hollow Nanospheres for Lithium-Ion Battery Anodes with Long Cycle Life," Nano Letters, vol. 11, no. 7, pp. 2949-2954, 2011.
T. Nguyen and Y.-S. Su, "A self-assembled carbon nanotube/silicon composite battery anode stabilized with chemically reduced graphene oxide sheets," Materials & Design, vol. 240, 2024, Art. no. 112861.
V. Datsyuk et al., "Chemical oxidation of multiwalled carbon nanotubes," Carbon, vol. 46, no. 6, pp. 833-840, 2008.
A. Magasinski, P. Dixon, B. Hertzberg, A. Kvit, J. Ayala, and G. Yushin, "High-performance lithium-ion anodes using a hierarchical bottom-up approach," Nature Materials, vol. 9, no. 4, pp. 353-358, 2010.
X. Guo, Z. Yang, W. Wang, Y. Zhang, N. Yu, and C. Lu, "Silicon/carbon nanotubes anode for lithium-ion batteries: Synthesis, interface and electrochemical performance," Surfaces and Interfaces, vol. 48, 2024, Art. no. 104223.
A. C. Ferrari and J. Robertson, "Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon," Physical Review B, vol. 61, no. 20, pp. 14095-14107, 2000.
