科學家研製基於矽混合陽極的高性能鋰電池解決方案
在鋰離子電池中使用矽陽極,被視作該領域的一個重要挑戰。與石墨陽極相比,矽的儲能量可達到前者的十倍。若順利得到應用,其有望將整個電芯的容量翻倍。遺憾的是,由於矽的性質不太穩定,科學家一直未能找到生產純矽陽極的好方法。
矽混合陽極材料的SEM(掃描式電子顯微鏡)圖像
為克服純矽陽極的短板,東芬蘭大學(UEF)的研究人員們開發了一種混合材料,特點是由介孔矽(PSi)和碳納米管(CNT)組合而成。
UEF 教授Vesa-Pekka Letho 表示說,該團隊在鋰離子電池研究上取得了激動人心的進展,希望他們的專業知識能夠為這一領域做出突出的貢獻。
值得一提的是,介孔矽微粒是由大麥殼的灰分製成的,工藝上使用了從植物體中提取無定形多孔矽的方法,且矽藻土中的灰分含量尤其高。
該校研究團隊還使用了一種名為’化學共軛’(Chemical Conjugation)的方法,可將具有適當極性的PSi 和CNT 材料結合到一起,以避免阻礙鋰離子向矽中擴散。
科學家發現,通過使用正確的共軛方法,有助於改善陽極的導電性和耐久性。此外團隊仍致力於開發基於固體電解質的純矽陽極,以減輕鋰離子電池和電解質界面上的安全隱患。
今年3 月份的時候,團隊已經在《科學報告》(Scientific Reports)上發表了其中一篇論文。
標題為《Conjugation with carbon nanotubes improves the performance of mesoporous silicon as Li-ion battery anode》。
此外在四月的《材料、化學和物理》(Materials, Chemistry, and Physics)期刊上,團隊又發表了另一篇論文。
標題為《Cascading use of barley husk ash to produce silicon for composite anodes of Li-ion batteries》。