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中美研究人員合作研發(fā)新電極 使鋰電池陽(yáng)極硅含量達(dá)到92%

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:367次  |  2022年12月28日  

(:greencarcongress.com)


據(jù)外媒報(bào)道,我國(guó)浙江農(nóng)林大學(xué)(ZhejiangA&FUniversity)、華中科技大學(xué)(HUST)和斯坦福大學(xué)(StanfordUniversity)的一組研究人員為鋰電池研發(fā)了一種無(wú)粘結(jié)劑、靈活、獨(dú)立的電極,其中的硅含量達(dá)到了前所未有的92%。


此種結(jié)構(gòu)使鋰電池的電極比容量達(dá)到了超高的2700mAhg−1,具備良好的循環(huán)穩(wěn)定性,300次循環(huán)后,比容量大于2000mAhg−1,硅含量仍高達(dá)85%。而且實(shí)際商業(yè)水平容量達(dá)5.58mAhcm−2。


為了滿足下一代移動(dòng)電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)等關(guān)鍵應(yīng)用的需求,研發(fā)重量更輕、容量更大、使用壽命更長(zhǎng)的鋰電池(LIB)被認(rèn)為是重要的戰(zhàn)略。而在理論上,硅的比容量達(dá)3579mAhg−1(Li15Si4),是非常有前景的陽(yáng)極材料,可用于下一代鋰電池中,因而受到廣泛關(guān)注。


不過(guò),由于在運(yùn)行時(shí)硅的體積變化較大(>300%),而且導(dǎo)電性差,極大地限制了電極的穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。事實(shí)上,為了保持電極的穩(wěn)定性,電池行業(yè)不得不在商用電池陽(yáng)極中使用相對(duì)較少的硅(質(zhì)量<15%)。硅含量如此之低,嚴(yán)重削弱了硅材料用于電極時(shí)的容量?jī)?yōu)勢(shì)。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

在此次研究中,研究人員研發(fā)了一種基于纖維素的拓補(bǔ)微漩渦結(jié)構(gòu),使電極中的硅含量達(dá)到了92%,這是前所未有的記錄,而且整個(gè)電極都無(wú)需粘結(jié)劑,研究人員還研究了該電極作為靈活、無(wú)粘結(jié)劑且獨(dú)立的陽(yáng)極,用于鋰電池中。


在該硅CNT(碳納米管)碳微漩渦(Si@CNT/C-microscroll)設(shè)計(jì)中,碳涂層硅納米顆粒被固定在導(dǎo)電碳納米管上,隨后被放置在纖維素碳輥中,碳輥中有足夠的空隙讓硅體積膨脹,因而能夠讓高反應(yīng)活性的硅得以均勻分散。

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