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東芬蘭大學研發混合材料提升鋰電池硅陽極性能

2020-06-01 09:07  來源:電池中國網  瀏覽:  

據外媒報道,東芬蘭大學(the University of Eastern Finland)的研究人員研發了一種新型混合材料,由介孔硅微粒和碳納米管混合而成,可以改善鋰離子電池中硅的性能。電池技術的進步對可持續發展和實現氣候中和來說至關重要。

圖片來源:東芬蘭大學

全球的國家和公司都在尋求新型可持續性技術,以從運輸、消費品生產到能源生產都可實現氣候中立。一旦生產出綠色能源,就需要存儲起來,以便用于便攜式應用,在此過程中,電池技術在綠色能源消費中是一種可行的替代方案。

未來,硅會逐漸取代碳,成為鋰離子電池的陽極材料,因為硅的容量是石墨的十倍,而現在鋰離子電池中的陽極材料就是石墨。雖然,在陽極上使用硅能夠讓整個電池的容量加倍,但是,硅材料的不穩定性也給電池技術帶來了嚴峻的挑戰。此外,現在沒有技術可以只用硅生產出可行的電池陽極。

為了盡量減小高充電速率對硅陽極容量造成影響,東芬蘭大學的研究人員研發了一種介孔硅(PSi)微粒和碳納米管(CNT)制成的混合材料。研究人員認為,此種復合材料需要正極性的PSi和CNT以化學方式結合才可實現,才不會阻止鋰離子向硅擴散。選擇合適的偶聯劑,就可提高材料的導電性以及機械耐久性。此外,該混合材料中的PSi微粒由大麥殼灰制成,可將陽極材料的碳足跡實現最小化,支持陽極材料的可持續性。通過在植物巖上應用簡單的鎂熱還原工藝,就可以生產出硅。植物巖是一種非晶形多孔硅結構,在大麥殼灰中儲量豐富。

下一步,研究人員將生產全硅陽極與固體電解質,以解決與鋰離子電池有關的安全問題以及有固體電解質界面(SEI)不穩定有關的挑戰。

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