中美合作开发新型电极 使锂离子电池阳极硅含量达92%

据了解,中国浙江农林大学、华中科技大学与斯坦福大学的一组研究者为锂电池开发了一种新型电极,其无粘结剂、灵活且独立,更值得一说的是该电极硅含量可达92%。这让锂离子电池的电极比容量能超过2700mAh/g,具备良好的循环稳定性,300次循环后,比容量大于还2000mAh/g,硅含量仍高达85%。

为了满足下一代移动电子设备和新能源汽车等关键应用的需求,研发重量更轻、容量更大、使用寿命更长的锂离子电池被认为是重要的战略。从理论上来说,硅的比容量因达3579mAh/g,有望成为下一代锂离子电池的阳极材料,而受到广泛关注。

锂电池图片

然而,由于锂离子电池在循环时硅的体积变化较大(>300%),且导电性较差的原因,限制了电极的稳定性和动力学过程。因此为了保持电极的稳定性,生产者不得不在商用锂离子电池阳极中减少硅(质量<15%)的使用,进而也削弱了硅电极容量的优势。

在本次研究中,中美研究人员研发了一种基于纤维素的拓补微漩涡结构,使电极中的硅含量达到了92%,这是前所未有的记录,而且整个电极都无需粘结剂。另外,研究者还采用了该电极作为灵活、无粘结剂且独立的阳极,用于锂离子电池中。

在该硅CNT(碳纳米管)碳微漩涡( Si@CNT/C-microscroll)设计中,碳涂层硅纳米颗粒被固定在导电碳纳米管上,随后被放置在纤维素碳辊中,碳辊中有足够的空隙让硅体积膨胀,因而能够让高反应活性的硅得以均匀分散。

 

 

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