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研究人員解決了阻礙硅在鋰離子電池中使用的問題

時(shí)間:2022-08-23 08:51來源:綠色合規(guī)專家作者:綜合報(bào)道

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日本高級(jí)科學(xué)技術(shù)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(yīng)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(jié)合的過程)時(shí)不受控制的體積膨脹導(dǎo)致的機(jī)械穩(wěn)定性不足，以及由于不穩(wěn)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(fā)表在《材料化學(xué)a》雜志上的一篇論文中，JAIST團(tuán)隊(duì)報(bào)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(fù)極材料。

研究負(fù)責(zé)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(diǎn)，如增加電解液的消耗，以及在幾次充放電循環(huán)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(dāng)與具有特殊結(jié)構(gòu)性能的材料結(jié)合時(shí)，如碳化硅黑玻璃。”

Matsumi解釋說，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(chǔ)鋰的能力。

篩選結(jié)果表明，該材料具有較強(qiáng)的鋰擴(kuò)散能力，內(nèi)阻和整體體積膨脹降低。即使在775次充放電循環(huán)后，它的能量容量仍保持99.4%。此外，材料在整個(gè)測試過程中表現(xiàn)出極大的機(jī)械穩(wěn)定性。

在科學(xué)家看來，這些結(jié)果為硅在下一代二次鋰離子電池中的應(yīng)用開辟了新的途徑。

Matsumi指出，這種合成工藝的升級(jí)能力可以幫助彌合實(shí)驗(yàn)室研究和儲(chǔ)能領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用之間的差距。這對(duì)于生產(chǎn)低成本的電動(dòng)汽車尤為重要。

他說:“我們的方法為高效節(jié)能的鋰離子電池的高性能負(fù)極材料的開發(fā)提供了一條有效的途徑，這是創(chuàng)造可持續(xù)和低碳未來的重要基石。”

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：鋰離子電池硅

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