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加拿大化學(xué)家發(fā)現(xiàn)硅納米粒子可使鋰電池蓄電能力提高10倍

2019-03-25 15:30:19 科技部

硅材料因儲量豐富,且能比鋰電池中使用的石墨吸收更多的鋰離子,被認(rèn)為具有制造大容量電池的前景。但硅顆粒在吸收和釋放鋰離子時會膨脹和收縮,在多次充放電循環(huán)后容易破裂。

加拿大阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家布里亞克(Jillian Buriak)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)將硅塑造成納米級的顆粒有助于防止它破裂。研究測試了四種不同尺寸的硅納米顆粒,確定多大的尺寸才能最大限度地發(fā)揮硅的優(yōu)點(diǎn),同時最大限度地減少其缺點(diǎn)。它們均勻分布在由具有納米孔徑的碳制成的高導(dǎo)電性石墨烯氣凝膠中,以彌補(bǔ)硅的低導(dǎo)電性。他們發(fā)現(xiàn),最小的顆粒(直徑僅為30億分之一米)在多次充放電循環(huán)后表現(xiàn)出最佳的長期穩(wěn)定性。這克服了在鋰離子電池中使用硅的限制。這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致新一代電池的容量是目前鋰離子電池的10倍,朝著制造新一代硅基鋰離子電池邁出了關(guān)鍵的一步。

這項研究有廣闊的應(yīng)用前景,特別是在電動汽車領(lǐng)域,可以使其行駛里程更遠(yuǎn),充電速度更快,電池重量更輕。下一步是開發(fā)一種更快、更便宜的方法來制造硅納米顆粒,使其更容易運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)上。此項研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)》雜志上。




責(zé)任編輯: 江曉蓓

標(biāo)簽:加拿大,鋰電池