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在硅电极上加入石墨烯,可使锂电池寿命翻倍

来源:      发布时间:2017/10/20 13:50:01     点击率:979

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  (University of Warwick)的研究人员通过加强石墨烯束的阳极结构,发现了一种用硅取代阳极中石墨的有效方法,从而提高了锂离子电池的容量,使其寿命延长了一倍以上。

  通过添加石墨烯束,科学家成功解决了硅中固有的性能问题,硅是地壳中含量排名第二的元素,其重量是石墨的10倍,因此提高了电池的容量,并使其寿命延长了一倍以上。

  在锂电池中,具有极高比容量的硅会受到容量衰减的困扰。由于其在锂化时体积膨胀,硅粒子可以以化学方式聚集在一起,产生绝缘界面层,由于硅在反复充电时本质上不具有足够的弹性以应付锂化应变,这可导致阳极复合材料微结构的破裂,粉化和快速物理降解。

  然而,英国华威大学的研究人员发现了一种新型阳极混合物,这种混合物可以在工业规模上制造。研究人员分离几个连接的石墨烯层后,可以得到几层石墨烯(FLG)材料。

  根据“自然科学报告”上的题为“硅 - 少量石墨烯(FLG)复合电极系统的相关阻抗研究”的研究报告,FLG材料可以显着改善用于阳极的较大尺寸硅颗粒的性能。

  因此,研究人员创建了60%微硅颗粒、16%FLG、14%钠/聚丙烯酸和10%碳添加剂的混合阳极,然后进行了100次充放电循环检查其性能以及材料结构的变化 。

  FLG的薄片增加了材料的弹性和拉伸性能,大大减少了锂在硅化过程中物理膨胀所造成的损害,华威大学工程学院的高级研究员Melanie Loveridge博士是该研究的带头人,他说:“更重要的是,这些FLG片也可以非常有效地保持硅颗粒之间的分离程度。”

  研究小组已经开始与剑桥大学,CIC,Lithops和IIT(意大利理工学院),进一步研究这项由Varta Micro-innovations领导的为期两年的项目,生产硅/石墨烯复合材料,并用于高能和高功率的锂电池。

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