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東芬蘭大學(xué)開(kāi)發(fā)自立式介孔硅薄膜負(fù)極 可用于鋰離子電池
時(shí)間:2022-04-13 09:15來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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據(jù)外媒報(bào)道，東芬蘭大學(xué)（University of Eastern Finland）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種自立式介孔硅膜負(fù)極，可用于鋰離子電池。
（圖片來(lái)源：東芬蘭大學(xué)）
與典型的漿液基電極不同，這種薄膜電極不需要通過(guò)碳添加劑和粘合劑來(lái)接合顆粒。但是，仍然在電池中表現(xiàn)出卓越的性能。這種電極設(shè)計(jì)取得成功，為實(shí)現(xiàn)高能密度鋰離子電池提供了有效策略。
在便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)及混動(dòng)汽車中，鋰離子電池具有廣泛的應(yīng)用。因此，人們迫切需要開(kāi)發(fā)高性能鋰離子電池。對(duì)于下一代鋰離子電池，硅被視為極有前景的負(fù)極材料，因其具有高理論比容量和安全的電化學(xué)電位。然而，硅負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)體積膨脹和收縮，導(dǎo)致硅與其他電池組件之間產(chǎn)生電接觸損耗，最終使電池失效。
全球電池研究人員一直致力于提升硅電極的性能，其中包括東芬蘭大學(xué)。該校研究人員通過(guò)電化學(xué)蝕刻技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種可用于鋰離子電池的自立式介孔硅薄膜負(fù)極。其理念在于介孔硅中的孔隙，可以容納循環(huán)時(shí)出現(xiàn)的體積膨脹，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電池循環(huán)。研究人員通過(guò)相關(guān)分析，系統(tǒng)性探討孔隙特征對(duì)電極性能的影響，并揭示其中的關(guān)系。
為了探討它們之間的相關(guān)性，研究人員對(duì)硅薄膜進(jìn)行了詳細(xì)的孔隙分析和電化學(xué)表征。相關(guān)分析顯示，可逆比容量和初始庫(kù)侖效率（ICE），均與孔隙率和表面積存在強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系。循環(huán)性能則取決于薄膜厚度和孔隙特征。只有長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性和孔徑之間呈正相關(guān)。在半電池比容量?jī)H為1200mAh g−1的情況下，最佳硅薄膜負(fù)極可穩(wěn)定循環(huán)超過(guò)450次，ICE為81.2%。
該研究為高性能鋰離子電池用多孔硅材料的發(fā)展指明了方向。更為重要的是，這為電池材料研究，尤其是研究硅負(fù)極的人員，提供了更好地評(píng)估電極性能的見(jiàn)解，并為電池研究制定了更具成本效益的評(píng)估策略。
(責(zé)任編輯：beiping)
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