研究人員解決了阻礙硅在鋰離子電池中使用的問題
時間:2022-08-23 08:51來源:綠色合規專家 作者:綜合報道
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日本高級科學技術研究所(JAIST)的研究人員提出了一種解決硅微米顆粒(SiMP)一些問題的方案，這些問題阻礙了硅微米顆粒在鋰離子電池中的應用。
盡管硅作為電極材料具有能量容量，但由于在鋰化(與鋰離子結合的過程)時不受控制的體積膨脹導致的機械穩定性不足，以及由于不穩定的固體電極界面(SEI)形成造成的能量快速衰減，它通常被忽視。
在發表在《材料化學a》雜志上的一篇論文中，JAIST團隊報告了一種綜合合成新型高彈性SiMPs的方法，該SiMPs由黑色玻璃(碳化硅)嫁接硅作為鋰離子電池的負極材料。
研究負責人Noriyoshi Matsumi在一份媒體聲明中說:“硅納米顆粒可能提供更大的有效表面積，但這也有其自身的缺點，如增加電解液的消耗，以及在幾次充放電循環后較差的初始庫侖效率。”
SiMPs是最合適的、低成本的、容易獲得的替代品，特別是當與具有特殊結構性能的材料結合時，如碳化硅黑玻璃。”
Matsumi解釋說，該團隊設計了一種核-殼型材料，其中核心是由SiMP涂層一層碳，然后將碳化硅黑色玻璃作為殼層嫁接在上面。
然后將制備的材料用于陽極半電池配置，以測試其在不同電位窗口下可逆存儲鋰的能力。
篩選結果表明，該材料具有較強的鋰擴散能力，內阻和整體體積膨脹降低。即使在775次充放電循環后，它的能量容量仍保持99.4%。此外，材料在整個測試過程中表現出極大的機械穩定性。
在科學家看來，這些結果為硅在下一代二次鋰離子電池中的應用開辟了新的途徑。
Matsumi指出，這種合成工藝的升級能力可以幫助彌合實驗室研究和儲能領域工業應用之間的差距。這對于生產低成本的電動汽車尤為重要。
他說:“我們的方法為高效節能的鋰離子電池的高性能負極材料的開發提供了一條有效的途徑，這是創造可持續和低碳未來的重要基石。”
(責任編輯：子蕊)
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