韩国开发新型硅负极材料 使电池容量提升4倍

近日，韩国科学技术研究院（KIST）储能研究中心的Hun-Gi Jung博士课题组宣布，已开发出新型硅负极材料，能使电池容量提升4倍，并且支持快速充电，在5分钟之内充电至80%以上。若将该款电池用在电动汽车上，那么车子的续航里程或将增加一倍以上。

目前，大多数新能源汽车的动力电池都是以石墨为负极材料，容量较低，致使车子的续航里程远不如燃油车。石墨材料因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点，被认为是目前较为理想的锂电池负极材料，但是其副反应较多，层状结构稳定性较差，易坍塌，导致比容量严重下降，而且倍率性能也较差，不能进行大电流充放电。

为解决这一问题，研究者们对石墨材料进行了一系列的改性研究，发现向石墨材料中添加一定量的过渡金属氧化物如氧化钨、氧化钼等能显著改善它的不足，即推迟电池容量衰减速度与提高倍率性能。

硅材料因储能能力比石墨大10倍，而受科学家高度关注。但是，硅材料在充放电过程中会迅速膨胀，导致存储容量大幅下降，所以尚未能实现商业化应用。

为了提高硅负极材料的稳定性，韩国Hun-Gi Jung研究团队重点关注生活中的常见材料，如水、油和淀粉。他们将淀粉和硅分别溶解于水和油中，并进行混合加热，以生产碳硅复合材料。通过简单的油炸食品加热工艺，碳和硅被牢牢固定，防止在充放电循环过程中硅负极材料发生膨胀。

据悉，该碳硅复合材料容量是石墨负极材料（360mAh/g-1,530mAh/g）的4倍，并且可在500次循环中保持容量稳定。此外，采用这种材料的电池，可在5分钟内充电至80%以上。

研究员Dr. Jung表示：“我们能够利用常见的日用材料，通过简单的混合和加热过程，开发出碳硅复合材料。我们采用的是比较简单的工艺，而且所开发出来的复合材料性能优异，因此，很有希望实现商业化和批量化生产。这种复合材料可应用于电动汽车的锂离子电池和储能系统。”

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