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美中研发团队各推硅基材料改进新方案

作者:亚博游戏娱乐网页版 时间:2022-05-14 00:10
本文摘要:据外媒报导,由于硅的能量密度较高,因此其沦为了一款极具吸引力的锂离子电池阳极材料。然而,在电池周期内,当电芯里的硅在与锂交互时,其收缩膨胀平均300%。而随着时间的流逝,它不会明显降低电池的性能、短路、并最后造成电池出厂。为改良上述缺点并大体保持电池的能量密度,目前使用一氧化硅(SiOx,x≈1)来制作锂离子电池的阳极。 硅基氧化物阳极的应用于硅基氧化物的共轭比容量(reversiblespecificcapacity)较高,循环性能也有所提高。

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据外媒报导,由于硅的能量密度较高,因此其沦为了一款极具吸引力的锂离子电池阳极材料。然而,在电池周期内,当电芯里的硅在与锂交互时,其收缩膨胀平均300%。而随着时间的流逝,它不会明显降低电池的性能、短路、并最后造成电池出厂。为改良上述缺点并大体保持电池的能量密度,目前使用一氧化硅(SiOx,x≈1)来制作锂离子电池的阳极。

硅基氧化物阳极的应用于硅基氧化物的共轭比容量(reversiblespecificcapacity)较高,循环性能也有所提高。然而,该材质仍不可避免地经常出现体积转变,且导电性很弱。

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目前已积极开展了大量的研究工作,目的应付上述技术难题。如今,中国和美国的研究团队各自公开发表了研究结果,寻找了两种新的改良方法。美国团队的研究成果:非接合性硅基氧化物/碳复合物肯塔基大学(UniversityofKentucky)研究团队将硅基氧化物颗粒物与硫酸盐木质素(Kraftlignin)混合后,制备了一种高性能的非接合性硅基氧化物/碳复合物(binder-freeSiOx/C),用作制作锂离子电池的电极。

经热处理后,木质素构成一种导电体(conductivematrix),可容纳大量的硅基氧化物颗粒,保证电子导电亲率(electronicconductivity)、连接性、适应环境锂化/干锂反应(lithiation/delithiation)期间的体积变动。该材质需要使用常规的粘合剂或导电剂。

该填充材质制作的电极的性能展现出十分出众。相比于体积变化率比较较小的硅基氧化物电极(160%)而言,其机械电化学性能更为出众,木质素碳素矩阵(carbonmatrix)的弹性较小,可适应环境体积变动。

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中国团队的研究的成果:微型SiOx/C芯壳(core–shell)复合物中国研究团队则研发了一款高效的解决方案,制取微型SiOx/C芯壳(core–shell)复合物。该研究团队将柠檬酸(citricacid)与经球磨而制的硅基氧化物互为混合使其碳化,随后就取得了一款质地均匀分布的SiOx/C芯壳复合物——SiOx微芯与柠檬酸碳壳(conformalcarbonshell)。

碳壳大幅度提高了硅基氧化物的电导率,恶化了适应环境锂化/干锂反应期间的体积变化。


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