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加拿大发现硅纳米颗粒可以将锂电池的存储容量提高10倍

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作者:TRUNNAmanbetx网址登录NO
更新时间:2020-11-19 08:48:03
硅材料 拥有丰富的储备。当Si和Li形成一个Li4.4Si结构时,理论比容量可以达到4200mAh/g,几乎是锂的10倍 - 目前广泛使用的锂电池具有吸收离子的特性,因此被认为具有制造大容量电池的前景。目前,硅材料在锂离子电池中的应用主要涉及两个方面。一种是在阳极材料中加入纳米硅,形成硅碳阳极。二是在电解液中添加有机硅化合物,提高电解液的性能。

大学 生产新一代硅基锂电池

最近,加拿大阿尔伯塔大学的化学家吉利安·布里亚克的研究小组发现,将硅塑成纳米大小的颗粒有助于防止其断裂。
纳米硅是指直径小于5纳米的晶体硅颗粒。它是一种重要的非金属非晶材料。纳米硅粉具有纯度高、粒径小、分布均匀、比表面积大、表面活性高、容重低等特点,无毒无味。纳米硅在身已广泛应用时:除了被用于制造耐高温涂料和耐火材料,它可以与钻石在高压混合形成carbide-diamond硅复合材料,可作为切削工具,也可以结合石墨材料形成硅碳复合材料。锂离子电池的负极材料大大提高了锂离子电池的容量;它可以作为有机硅高分子材料的原料与有机物发生反应。

该团队研究并测试了四种不同尺寸的硅纳米颗粒,以确定何种尺寸可以最大限度地发挥硅的优点,同时最大限度地减少其缺点。它们均匀分布在由碳组成的高导电石墨烯气凝胶中 纳米孔 以补偿硅的低导电率。

他们发现最小的粒子(直径只有一米的一部分)在多次充电后表现出最好的长期稳定性 年代 和放电周期。这克服了在锂离子电池中使用硅的局限性。这一发现可能导致新一代电池的容量是目前锂离子电池的10倍,这是制造新一代硅基锂离子电池的关键一步。研究结果发表在《材料化学》杂志上。


布局数百亿硅阳极市场的锂电池产业链意义重大


这项研究具有广阔的应用前景,特别是在电动汽车领域,可以使其行驶更长,充电更快,电池更轻。下一步是开发一种更快更便宜的制造硅纳米颗粒的方法,使它们更容易在工业生产中使用。

除了新能源汽车领域,储能、航空航天、船舶等领域都需要更高能量密度和功率密度的锂离子电池。使用高镍三元正极材料已成为主流选择,而硅及其复合材料也是目前最有前途的负极材料,它可能不是很久以前使用硅锂电池负极材料将在新能源汽车提供更长的电池寿命。

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