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東芬蘭大學(xué)研發(fā)混合材料提升鋰電池硅陽極性能 將電池容量提升2倍
時(shí)間:2020-06-01 11:09來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：東芬蘭大學(xué)）
據(jù)外媒報(bào)道，東芬蘭大學(xué)（the University of Eastern Finland）的研究人員研發(fā)了一種新型混合材料，由介孔硅微粒和碳納米管混合而成，可以改善鋰離子電池中硅的性能。電池技術(shù)的進(jìn)步對(duì)可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)氣候中和來說至關(guān)重要。
全球的國(guó)家和公司都在尋求新型可持續(xù)性技術(shù)，以從運(yùn)輸、消費(fèi)品生產(chǎn)到能源生產(chǎn)都可實(shí)現(xiàn)氣候中立。一旦生產(chǎn)出綠色能源，就需要存儲(chǔ)起來，以便用于便攜式應(yīng)用，在此過程中，電池技術(shù)在綠色能源消費(fèi)中是一種可行的替代方案。
未來，硅會(huì)逐漸取代碳，成為鋰離子電池的陽極材料，因?yàn)楣璧娜萘渴鞘氖叮F(xiàn)在鋰離子電池中的陽極材料就是石墨。雖然，在陽極上使用硅能夠讓整個(gè)電池的容量加倍，但是，硅材料的不穩(wěn)定性也給電池技術(shù)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)在沒有技術(shù)可以只用硅生產(chǎn)出可行的電池陽極。
為了盡量減小高充電速率對(duì)硅陽極容量造成影響，東芬蘭大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種介孔硅（PSi）微粒和碳納米管（CNT）制成的混合材料。研究人員認(rèn)為，此種復(fù)合材料需要正極性的PSi和CNT以化學(xué)方式結(jié)合才可實(shí)現(xiàn)，才不會(huì)阻止鋰離子向硅擴(kuò)散。選擇合適的偶聯(lián)劑，就可提高材料的導(dǎo)電性以及機(jī)械耐久性。此外，該混合材料中的PSi微粒由大麥殼灰制成，可將陽極材料的碳足跡實(shí)現(xiàn)最小化，支持陽極材料的可持續(xù)性。通過在植物巖上應(yīng)用簡(jiǎn)單的鎂熱還原工藝，就可以生產(chǎn)出硅。植物巖是一種非晶形多孔硅結(jié)構(gòu)，在大麥殼灰中儲(chǔ)量豐富。
下一步，研究人員將生產(chǎn)全硅陽極與固體電解質(zhì)，以解決與鋰離子電池有關(guān)的安全問題以及有固體電解質(zhì)界面（SEI）不穩(wěn)定有關(guān)的挑戰(zhàn)。
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