锂电性能大突破在即?微米级硅基负极瓶颈已破 为低成本EV铺平道路

发布日期:2022-08-12 15:54:45

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  财联社8月12日讯(编⊇辑 黄君芝)在改善新一代锂电池性能的竞赛中,一些科学家将目光瞄准了负极材料。硅的比容量高达4200mAh/g,是目前已知比容量ਭ最高的负极材料,亦是最常用的碳基材料的10倍以上,这使得硅基材料被视为下一代负极的理想“候选人”&#25bc;。

  然而,由于硅材料在充放电时体积膨胀可š达120%-300%,导致硅颗粒分化及SEI膜(固体电解质界面)的增厚破裂,这将影响电池首充效率与寿命。SEI实际上就是阳极的一个保护层,ਫ਼它可以使电池ਪ在一段时间内保持其稳定性,并具有较长的寿命。

 👽 目前,纳米结构硅是解决上述问题的最常用方法,但它也带来了一系列的缺点。这些问题包括供应短缺,合成过程困难而昂贵,以及电池寿命极短等。而硅微米粒子(SiMPs)虽∼然能解决高成本的问题,但后者会放大其他缺点•。因此,该技术的应用也一直受到限制。

  不过现在,♬日本北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)相信他们已经找到ⓑ了解决困扰SiMPs问题的方法。据报道,研究人员开发了一种合成¹新型高弹性SiMP的整体方法,这一新型微米级硅基负极由黑色玻璃(碳氧化硅)接枝的硅组成。

  研究负责人Noriyoshi Matsumi表示,“硅纳米粒子可能会提供更大的有效表面积,但它也有其自身的缺点,例如增–加电解质的消耗以及在几次充电和放电循°环后初&#25bc;始库仑效率较差。”

  “SiMP是最合适、Ζ低成本且易于获得的替代品,尤其是与具有特殊结构特性的材料(ી如碳氧化硅黑玻璃)结合使用☜时。我们的材料不仅表现出色,而且有利于大规模应用。”他说。

  据悉,上述研究成果已于近期发表在了《材料化学杂志》上。具体而言,该团队设计&#ffe1;了一种核壳型材料,其核心由涂વ有∩碳层的SiMP组成。然后,他们将碳氧化硅黑色玻璃作为外壳层接枝。

  测试ⓩ表明,该材料具有很强的锂扩散能力,内阻和整体体积膨胀降低。即使在◐经过775次充放电循环后仍能保持99.4%的能量容量。此外,该材料在整个测试过程中表现ý出出色的机械稳定性。

  在科学家们看ë来,这些结果为硅在下一代锂离子电池中的应用开辟了新途径。Matsumi指出,ੌ新工艺可以帮助ઽ弥合储能领域的实验室研究和工业应用之间的差距。这对于生产低成本电动汽车尤为重要。

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