Способ изготовления литий-ионного источника тока с анодом на основе кремния

Результаты выполнения опытно-конструкторских работ. Разработка представляет собой инновационное решение в области распределенной энергетики, фокусируясь на портативных устройствах для аккумулирования электрической энергии с оптимизированными энергетическими характеристиками. Задача разработки заключается в повышении эксплуатационных характеристик литий-ионных источников тока и оптимизации затрат на их производство. В рамках данного исследования основное внимание уделяется улучшению удельной емкости и стабильности работы литий-ионных аккумуляторов путем минимизации их объемного расширения. Предполагается снижение энергозатрат при производстве анодов и литий-ионных источников тока в целом за счет применения экономически выгодных реагентов, использования простых технологических процессов и сокращения стадийности производственного цикла. Для достижения поставленных целей предлагается использовать анод, изготовленный из композитной смеси порошков графита и карбида кремния. В отличие от традиционных анодов с аналогичной фазовой структурой, в данной работе предлагается использовать смесь карботермически синтезированных наноразмерных волокон карбида кремния (диаметром от 50 до 300 нм) и непрореагировавших частиц графита (размером не более 50 мкм). Такой анод изготавливается в одну стадию путем карботермического восстановления порошка кварца (размер частиц не более 100 мкм) при температуре 1550-1650 °C в течение 200-400 минут в атмосфере CO. Восстановителем выступает порошок графита с размером частиц не более 50 мкм. Массовое соотношение порошков графита и кварца при синтезе составляет не менее 2:5. Использование наноразмерных частиц карбида кремния и графита в предложенной композиции позволяет достичь равномерного распределения этих компонентов по объему анода. Это, в свою очередь, положительно влияет на энергетические характеристики литий-ионного аккумулятора в процессе циклирования (литирования и делетирования). Таким образом, предлагаемый подход открывает новые перспективы для улучшения производительности и экономической эффективности литий-ионных источников тока. Разработка защищена патентом РФ № 2797909.