图1.硅-石墨复合电极概述
1.实验设备与测试方法
1.1实验设备：原位膨胀剖析仪，型号SWE2110（IEST元能科技），设备外不雅观如图2所示。
图2. SWE2110设备外不雅观图
1.2测试流程
1.2.1电芯信息如表1所示。
表1. 测试电芯信息
1.2.2 充放电流程：25℃ Rest 5min; 0.5C CC to 4.2V, CV to 0.025C; rest 5min; 1C DC to 2.75V。
1.3电芯厚度膨胀测试：将待测电放入设备对应通道，开启MISS软件，设置各通道对应电芯编号和采样频率参数，软件自动读取电芯厚度、厚度变革量、测试温度、电流、电压、容量等数据。
2.原位剖析硅碳体系电芯膨胀行为
图3为电芯充放电曲线以及厚度膨胀曲线。在充放电过程中，电芯的厚度先增加后减小，这紧张与充放电过程的脱嵌锂导致硅碳构造相变有关，锂在不断从正极脱出进入负极构造中时，与硅形成LixSi合金，与石墨形成LiCx插层化合物，均会引起负极的膨胀，可进一步结合微分容量曲线剖析硅和石墨膨胀行为。
图3 电芯充放电曲线以及厚度膨胀曲线
图4为电芯的微分容量曲线与厚度膨胀曲线的比拟。从微分容量曲线上来看，充电和放电过程均涌现三组明显的脱嵌锂峰，此电芯的正极均为NCM811，而负极分别为不同克容量的硅碳材料。比拟两组电芯的peak2和peak2’峰强基本同等，解释该峰位紧张是NCM811的相变位点，而peak1和peak3比较，800Si/C的峰强要明显大于450Si/C，解释Si的含量较多时，形成硅碳合金的反应也较多，进而充电时引起厚度膨胀也较多。
图4.充放电微分容量曲线与厚度膨胀曲线
3.总结
本文采取原位膨胀剖析仪（SWE）对不同克容量的硅碳体系电芯进行充放电厚度膨胀剖析，创造随着硅碳负极克容量的增大，电芯的膨胀厚度也增大，这紧张与形成硅碳合金时硅构造膨胀有关，研发职员应合理调控硅碳比例及润色硅基材料构造来抑制构造膨胀，从而担保电池拥有良好的循环稳定性。
参考文献
1. Peng Li, Hun Kim, Seung-Taek Myung, Yang-Kook Sun Diverting Exploration of Silicon Anode into Practical Way: A Review Focused on Silicon-Graphite Composite for Lithium Ion Batteries. Energy Storage Materials, 35(2021) 550-576.
2. Andressa Y. R. Prado, Marco-Tulio F. Rodrigues, Stephen E. Trask, Leon Shaw and Daniel P. Abraham. Electrochemical Dilatometry of Si-bearing Electrodes: Dimensional Changes and Experiment Design, J. Electrochem. Soc. 167 160551.
3. Sujong Chae, Minseong Ko,Kyungho Kim, Kihong Ahn and Jaephil Cho. Confronting Issues of the Practical Implementation of Si Anode in High-Energy Lithium-Ion Batteries. Joule 1, 47–60, September 6, 2017.
