Oxykarbidglas
Oxykarbidglas , även kallat kiseloxikarbid, är en typ av glas som innehåller syre och kol förutom kiseldioxid . Det skapas genom att ersätta vissa syreatomer med kolatomer. Detta glas kan innehålla partiklar av amorft kol och kiselkarbid . SiOC-material med varierande stökiometri är attraktiva på grund av deras generellt höga densitet, hårdhet och höga driftstemperaturer. Genom olika formningstekniker kan högpresterande delar i komplexa former uppnås. Till skillnad från ren SiC erbjuder den mångsidiga stökiometrin hos SiOC ytterligare möjligheter att justera fysiska egenskaper genom lämpligt urval av bearbetningsparametrar.
Amorf kiseloxikarbid kan bildas som pyrolysprodukt av prekeramiska polymerer inklusive polykarbosilan . Sådana material är av ökande intresse för additiv tillverkning av keramiska delar med användning av processer av stereolitografityp . När den bildas av en polymerprekursor, utgör kiseloxikarbid en viktig medlem av den klass av material som kallas polymerhärledd keramik
Mikrostrukturen hos SiOC kan förändras genom sammansättning med andra faser; Om ett tag kan mikro-, meso- och makroporositeter introduceras av de tillverkade kompositerna. Uppsättningen av porositeter är konstruerad för specifika syften, t.ex. användning som membran.
Använd som elektrodmaterial
Rent material
Kiseloxikarbid har en hög lagringskapacitet för Li-jon som sträcker sig från 600 till 700 mAh g −1 , låg volymexpansion vid litiering på cirka 7 % och hög elektronisk konduktivitet.
Som en värdmatris
För att maximera anodladdningslagringskapaciteten hos Li-ion-batterier har anodmaterial av legeringstyp som Sn och Sb väckt stort intresse på grund av deras höga teoretiska kapacitet på 992 och 660 mAh g −1 och ett lämpligt lithiation/delithiation spänningsfönster på 0,01–1,5 V vs. Li + /Li. Nyligen genomförda framsteg inom nanostrukturering av anoder av legeringstyp ger ett effektivt sätt att mildra utmaningarna med deras volymexpansion vid lithiation som allvarligt hindrar cykelstabiliteten. Dessutom är en av de rådande metoderna för stabilisering av sådana elektroder inbäddningen av Sn eller Sb i form av nanopartiklar i en matris. Matrisen hjälper till att buffra volymförändringarna, ge bättre elektronisk anslutning och förhindra partikelaggregation vid lithiering/delithiering. I detta sammanhang är kiseloxikarbid en tilltalande kandidat för att stabilisera Sn- och Sb-inneslutningar.
En enkel syntes av Sn-nanopartiklar inbäddade i en SiOC-matris via pyrolys av en prekeramisk polymer som en enskild föregångare har rapporterats. Denna polymer innehåller Sn 2-etylhexanoat (Sn(Oct) 2 ) och poly(metylhydrosiloxan) som källor till Sn respektive Si. Vid funktionalisering med opolära divinylbensen-sidokedjor, görs polymeren kompatibel med Sn(Oct) 2 . Detta tillvägagångssätt ger en homogen dispersion av Sn-nanopartiklar i en SiOC-matris med storlekar i storleksordningen 5–30 nm. Anoder av SiOC/Sn nanokompositen uppvisar höga kapaciteter på 644 och 553 mAh g −1 vid strömtätheter på 74,4 och 2232 mA g −1 (C/5 respektive 6C-hastigheter för grafit), och visar överlägsen hastighetskapacitet med endast 14 % kapacitetsminskning vid höga strömmar.
Ett liknande tillvägagångssätt har rapporterats för stabilisering av Sb-nanopartiklar; homogent inbäddade Sb-nanopartiklar i en SiOC-matris med storleken 5–40 nm har erhållits via pyrolys av en prekeramisk polymer. Den senare erhålls genom den Pt-katalyserade gelningsreaktionen av Sb2-etylhexanoat och en poly(metylhydrosiloxan)/divinylbensenblandning. Den fullständiga blandbarheten av dessa prekursorer uppnåddes genom funktionalisering av poly(metylhydrosiloxan) med opolära divinylbensen-sidokedjor. Det har visat sig att anoder sammansatta av SiOC/Sb uppvisar en höghastighetskapacitet, som levererar laddningslagringskapacitet i intervallet 703–549 mA hg−1 vid en strömtäthet på 74,4–2232 mA g −1 .