“硅陽極鋰預置”的方式可將鋰電池密度提升25%
時間:2020-06-23 10:33來源:cnBeta 作者:綜合報道
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對下一代電池架構的追求讓科學家們探索各種替代材料，而一段時間以來，硅一直被視為一個很好的候選材料。使用這種豐富的元素作為鋰離子電池的陽極，可以顯著提高其能量密度，而韓國的科學家們現在已經提出了解決阻礙其發展的關鍵障礙之一的方法。
如今的鋰離子電池使用石墨作為陽極的材料，這個帶正電的電極與帶負電的陰極配合，在充電過程中來回穿梭鋰離子。這些電池能夠為今天的手機和電動汽車提供動力，但將石墨換成硅，可以儲存四倍的鋰離子，可以使手機持續數天，或汽車每次充電可行駛數百英里。
但事實證明，將硅加工成鋰離子電池，使其發揮最大的潛力是有問題的。科學家們一直在努力解決的問題之一是容量的快速下降，硅基陽極僅在初始充電周期內就會脫落20%以上的鋰離子。
克服這一問題的方法之一是通過一種被稱為 "鋰預置"的技術，即在組裝電池之前加入額外的鋰，以彌補循環過程中的損失。通常是通過使用鋰粉來嘗試，盡管這很昂貴，而且容易帶來安全風險。
韓國科學技術研究院（KIST）的科學家們提出了一種新的方法，在硅電池陽極上預裝鋰，作為提高其能量密度的一種方法，該團隊沒有添加鋰粉，而是將硅陽極浸泡在一種特殊的溶液中5分鐘，從而引發化學反應，令鋰離子滲入電極。
在測試中，陽極在初始充電過程中損失的活性鋰不到1%。用硅陽極構建的測試電池能量密度比采用傳統石墨陽極的市售同類電池高出25%。該團隊表示，這項技術有可能使電動汽車的平均續航里程至少增加100公里(62英里)，并且相當容易實現大規模加工。
“我們能夠通過簡單的方法，只需控制溶液溫度和反應時間，就能將高容量硅基陽極的效率飛速提高，"領導研究團隊的Minah Lee博士說。"由于這項技術很容易適用于現有電池制造設施中使用的卷對卷工藝，我們的方法有可能實現實用電池硅基陽極的突破。”
該研究發表在《Angewandte Chemie: International Edition》雜志上。
(責任編輯：子蕊)
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