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硅作为电池负极材料的飞跃:一种碳纳米管/硅微球结构(硅碳负极材料优缺点)

发布:2024-09-21 浏览:34

核心提示:【能源人都在看,点击右上角加'关注'】石墨,和铅笔笔尖一样的材料,长期以来一直是锂离子电池的重要组成部分。但是,随着我们对电池要求的提高,石墨基电池已无法满足我们对于电池性能的要求。因此研究人员将目光转向了数字革命的核心材料——硅。美国太平洋西北国家实验室(PNNL )的研究人员提出了一种新颖方法来使用这种有应用潜力但是目前仍问题的储能材料。硅被用于电脑芯片和许多其他产品,因具有十倍于石墨负极的储锂容量,被认为是下一代锂离子电池的理想负极。然而,硅负极在锂化/去锂化过程中涉及巨大的体积

【能源人都在看,点击右上角加'关注'】石墨,和铅笔笔尖一样的材料,长期以来一直是锂离子电池的重要组成部分。
但是,随着我们对电池要求的提高,石墨基电池已无法满足我们对于电池性能的要求。
因此研究人员将目光转向了数字革命的核心材料——硅。
美国太平洋西北国家实验室(PNNL )的研究人员提出了一种新颖方法来使用这种有应用潜力但是目前仍问题的储能材料。
硅被用于电脑芯片和许多其他产品,因具有十倍于石墨负极的储锂容量,被认为是下一代锂离子电池的理想负极。
然而,硅负极在锂化/去锂化过程中涉及巨大的体积变化,导致其循环稳定性较差,并且太弱而无法承受电极制造的压力,制约了硅基负极的实际应用。
为了解决这些问题,PNNL研究人员Jiguang Zhang(Jason)和 Xiaolin Li 带领的团队开发了一种独特的纳米结构,该结构利用碳材料在限制硅膨胀的同时还强化了硅。
该研究成果发表在《Nature Communications 》上,为其他类型的电池提供了新的设计思路,并最终帮助提高电动汽车、电子设备和其他设备中锂离子电池的能量容量。
消除硅的弊端作为一种导电且稳定的碳,石墨非常适合在电池充电时将锂离子打包到电池的阳极中。
硅比石墨能吸收更多的锂,但它的体积会膨胀300%,导致阳极破裂。
研究人员通过将小硅颗粒聚集成直径约8微米的微球——大约一个红细胞的大小——来制造出多孔的硅。
石墨是碳的一种导电且稳定的形式,非常适合在充电时将锂离子填充到电池的负极中。
硅可以比石墨吸收更多的锂,但它的体积往往会膨胀300%,导致负极破裂。
研究人员通过将小硅颗粒聚集成直径约8微米的微球——大约一个红细胞的大小——来制造出多孔形式的硅。
PNNL的Jason Zhang在高级电池设施中

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