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美研发多孔硅微球比石墨多存储10倍电荷,可制成高性能锂离子电池

来源:  2020-06-03

    据外媒报道,美国能源部西北太平洋国家实验室(the U.S. Department of Energy's Pacific Northwest National LaboratoryPNNL)的科学家们找到了一种新方法,能够利用此种前景很好、但是问题也多多的储能成分。硅通常用于计算机芯片和很多其他产品,因每克硅的电荷量是石墨的10,因而备受关注。问题是,硅在遇到锂时,会急剧膨胀,而且过于脆弱,无法承受制造电极时的压力。


美石墨 


    为了解决此类问题,PNNL的研究人员研发了一种独特的纳米结构,可以限制硅膨胀,同时还用碳将其强化。该研究可能会为其他类型的电池提供新型电极材料设计,并最终有助于提高电动汽车、电子设备和其他设备锂离子电池的能量容量。

    作为一种导电且稳定的碳,石墨非常适合用于在充电时将锂离子填入阳极中。与石墨相比,硅能够吸收很多的锂,但是体积也会膨胀3倍,导致阳极破裂。研究人员将微小的硅颗粒聚集成直径约为8微米的微球(大约是一个红血球大小),打造了多孔硅。

    研究发现,当比普通石墨电极多容纳两倍电荷时,多孔硅结构电极的厚度变化小于20%。与之前的多孔硅不同,得益于让微球变得像纱线球的碳纳米管,该微球也表现出非凡的机械强度。

    这一结果对于实现此种材料的商业化是一个好兆头,因为阳极材料在制造过程中必须能够承受滚轴的高压缩力。研究人员表示,下一步将研发更具扩展性、更经济的方法,来制造硅微球,从而未来能够生产出新一代高性能锂离子电池。

 

    (来源:盖世汽车)

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