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  • 2020-06-01

    硅-錫復合負極材料,鋰電池性能大變身!

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    材料牛注:研究者們*新研發出了硅-錫復合陽極材料,用這種材料來替代傳統的石墨材料可以大大提高鋰離子電池的電容量和穩定性,這將大大減輕民眾對汽車電池容量不夠的擔憂。


    近日,加州大學河濱分校的研究者們研發出了一種新的硅-錫復合陽極材料,這種材料可以應用于在達到使用壽命之前可多次充放電的鋰離子電池。這種持久性電池得到了廣泛使用,從掌上電子設備到電動車輛都可以看到它的身影。

    這周三(8月3日)《科學報告》雜志出版了一篇標題為“錫納米顆??梢宰鳛楣桕枠O材料的有效導電添加物”的文章來描述該課題研究。該科研項目是由加州大學河濱分校蓋瑞安德森管理學院機械工程和材料科學與工程副教授Lorenzo Mangolini領導的。

    鋰離子電池,作為個人電子產品領域*受歡迎的可充電電池,它可由陽極、陰極和溶解在有機溶劑中的鋰鹽三部分組成。雖然石墨是大多數陽極所使用的材料,但同時它也限制了電池性能提升和應用拓展。

    經過長期的科學研究,我們發現硅和錫都是可替代石墨的新型高性能陽極材料。在*近的研究中,Mangolini的團隊率先提出將兩種材料結合為一種復合材料,此舉導致電池性能劇烈提高。除了可以將電容量增至石墨電池的三倍以外,硅-錫納米復合電池在多次充放電循環中也是極其穩定,本質上說這一性能可以推廣至它的整個使用壽命。

    Mangolini說:“鋰離子電池逐漸在電動車輛和航空航天應用上普及開來,但是在大范圍采用之前迫切需要減緩范圍性焦慮——民眾擔心一輛車沒有足夠的電量達到目的地。任何能改善這一情況的技術只要簡單可擴展,都是受歡迎的,而我們的新技術正好符合這些標準?!彼€說,將錫添加到硅中,而不是另一種諸如炭黑的導電材料,此舉將避免硅的低導率,從而減少了能量存儲的損耗。

    “這兩種材料之間的協同效應導致電池的性能超過了每種材料單獨存在時的性能,這種性能的提升是因為錫具有高的導電率和能量存儲容量,添加2%重量的錫就可以實現這一效果”,Mangolini說。


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