研究人员解决了阻碍硅在锂离子电池中使用的问题

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研究人员解决了阻碍硅在锂离子电池中使用的问题

时间:2022-08-23 08:51来源:绿色合规专家作者:综合报道

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日本高级科学技术研究所(JAIST)的研究人员提出了一种解决硅微米颗粒(SiMP)一些问题的方案，这些问题阻碍了硅微米颗粒在锂离子电池中的应用。

尽管硅作为电极材料具有能量容量，但由于在锂化(与锂离子结合的过程)时不受控制的体积膨胀导致的机械稳定性不足，以及由于不稳定的固体电极界面(SEI)形成造成的能量快速衰减，它通常被忽视。

在发表在《材料化学a》杂志上的一篇论文中，JAIST团队报告了一种综合合成新型高弹性SiMPs的方法，该SiMPs由黑色玻璃(碳化硅)嫁接硅作为锂离子电池的负极材料。

研究负责人Noriyoshi Matsumi在一份媒体声明中说:“硅纳米颗粒可能提供更大的有效表面积，但这也有其自身的缺点，如增加电解液的消耗，以及在几次充放电循环后较差的初始库仑效率。”

SiMPs是最合适的、低成本的、容易获得的替代品，特别是当与具有特殊结构性能的材料结合时，如碳化硅黑玻璃。”

Matsumi解释说，该团队设计了一种核-壳型材料，其中核心是由SiMP涂层一层碳，然后将碳化硅黑色玻璃作为壳层嫁接在上面。

然后将制备的材料用于阳极半电池配置，以测试其在不同电位窗口下可逆存储锂的能力。

筛选结果表明，该材料具有较强的锂扩散能力，内阻和整体体积膨胀降低。即使在775次充放电循环后，它的能量容量仍保持99.4%。此外，材料在整个测试过程中表现出极大的机械稳定性。

在科学家看来，这些结果为硅在下一代二次锂离子电池中的应用开辟了新的途径。

Matsumi指出，这种合成工艺的升级能力可以帮助弥合实验室研究和储能领域工业应用之间的差距。这对于生产低成本的电动汽车尤为重要。

他说:“我们的方法为高效节能的锂离子电池的高性能负极材料的开发提供了一条有效的途径，这是创造可持续和低碳未来的重要基石。”

(责任编辑：子蕊)

文章标签：锂离子电池硅

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