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中美研究人员合作研发新电极 使锂离子电池阳极硅含量达到92%

盖世汽车 余秋云 2020-01-19 08:00:07
核心提示:浙江农林大学、华中科技大学与斯坦福大学的研究人员合作研发了一种新电极,能够让锂离子电池阳极的硅含量达到92%,从而打造高性能的锂电池。

盖世汽车讯 据外媒报道,中国浙江农林大学(Zhejiang A&F University)、华中科技大学(HUST)与斯坦福大学(Stanford University)的一组研究人员为锂离子电池研发了一种无粘结剂、灵活、独立的电极,其中的硅含量达到了前所未有的92%。

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(图片来源:greencarcongress.com)

此种结构使锂离子电池的电极比容量达到了超高的2700 mAh g−1,具备良好的循环稳定性, 300次循环后,比容量大于2000 mAh g−1,硅含量仍高达85%。而且实际商业水平容量达5.58 mAh cm−2。

为了满足下一代移动电子设备和电动汽车等关键应用的需求,研发重量更轻、容量更大、使用寿命更长的锂离子电池(LIB)被认为是重要的战略。而在理论上,硅的比容量达3579 mAh g−1 (Li15Si4),是非常有前景的阳极材料,可用于下一代锂离子电池中,因而受到广泛关注。

不过,由于在运行时硅的体积变化较大(>300%),而且导电性差,极大地限制了电极的稳定性和动力学过程。事实上,为了保持电极的稳定性,电池行业不得不在商用电池阳极中使用相对较少的硅(质量<15%)。硅含量如此之低,严重削弱了硅材料用于电极时的容量优势。

在此次研究中,研究人员研发了一种基于纤维素的拓补微漩涡结构,使电极中的硅含量达到了92%,这是前所未有的记录,而且整个电极都无需粘结剂,研究人员还研究了该电极作为灵活、无粘结剂且独立的阳极,用于锂离子电池中。

在该硅CNT(碳纳米管)碳微漩涡(Si@CNT/C-microscroll)设计中,碳涂层硅纳米颗粒被固定在导电碳纳米管上,随后被放置在纤维素碳辊中,碳辊中有足够的空隙让硅体积膨胀,因而能够让高反应活性的硅得以均匀分散。

*特别声明:本文为技术类文章,禁止转载或大篇幅摘录!违规转载,法律必究。

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202001/19I70143555LC501.shtml

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