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新研究:硅粉末混上石墨,锂电池的容量和电流又增加了

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大阪大学的一组研究人员《电化学学会杂志》(Journal of the Electrochemical Society)发文报告了一种使用超薄石墨片包裹的片状硅纳米粉末来制造具有高面积容量和电流密度的锂电池电极的方法。

硅屑通常被作为工业废料处理,全球每年约产生100000吨硅屑。水基冷却剂和固定磨粒线锯为硅屑作为高容量、低成本的阳极活性材料铺平了道路。

纳米碳材料已被应用于硅电极,以提高导电性和可循环性。已经证明了许多以相对高的成本处理硅电极的大体积变化的策略。然而,硅电极没有结合高电极性能的所有要求,即降低成本、材料和工艺的环境友好性以及循环经济。

在这项研究中,由硅屑和膨胀石墨制成的硅/石墨板复合材料被用作活性材料,降低了成本和热预算。硅纳米粉末分散并包裹在由膨胀石墨制成的石墨球之间。

研究人员解释道。“在裂纹上形成的桥抑制了硅的开裂和剥落。团聚的石墨球包裹着硅/石墨球复合材料,并作为稳定的框架,为硅体积变化提供电解质路径和缓冲空间。”

硅/石墨复合材料结构和脱锂限制在1200毫安/克时提高了高达901次循环的可循环性。硅/石墨电极的面积脱锂容量和电流密度分别线性增加到4毫安/平方厘米和5毫安/平方厘米,质量负载超过75次循环。

研究人员表示,“高容量和高电流密度的硅阳极电池有可能用于电动汽车......这种应用潜力,加上作为工业废物产生的硅屑的增加,将有助于减少温室气体排放和实现可持续发展目标。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S221128552100029X

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