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2020-06-01

下一代锂电池负极材料:硅负极

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        下一代锂电池负极材料:硅负极

            导读: 提起硅负极你想到的是甚么呢?大容量、高体积收缩?硅负极作为新一代的锂离子电池负极材料,其容量*高可达4200mAh/g,是石墨负极材料的10倍以上,是*具但愿的下一代锂离子电池负极材料。

            OFweek锂电网讯 提起硅负极你想到的是甚么呢?大容量、高体积收缩?硅负极作为新一代的锂离子电池负极材料,其容量*高可达4200mAh/g,是石墨负极材料的10倍以上,是*具但愿的下一代锂离子电池负极材料。

           

            在这刺眼的光环下,硅负极也存在着难以降服的错误谬误,这首要源于硅负极在嵌锂进程中严峻的体积收缩,在完整嵌锂状况下,硅负极的体积收缩可达300%,这会形成材料颗粒的粉化和零落,严峻影响其电化学机能。人们极力削减硅负极材料的体积收缩,比方纳米颗粒、薄膜电极、碳包覆处置等体例,都是人们为降服硅负极收缩所做出的尽力。体积收缩对锂离子电池是一个坏动静,可是让咱们换个角度斟酌一下,硅负极庞大的体积收缩是否是另有一些特使的用处呢?

           

            清华大学的Jialiang Lang等人就操纵了硅负极在充放电进程中的体积收缩开辟了一款“微型起重机”。该“微型起重机”现实上是一个软包锂离子电池,其正极接纳了体积变更很小的LiFePO4材料,而负极操纵了硅负极材料,电池容量为2.1Ah。并操纵该电池停止了“举水尝试”,在尝试中该电池经由进程充电“举起”了637.5g的水,在完整充电状况下电池收缩所发生的压强到达了25.8KPa,在后续的轮回进程中发生了均匀21KPa的压力。后续的研讨标明,该电池能够或许或许发生的*高压力可达17MPa。在全部充放电电压平台时代,该电池能够或许延续发生10MPa以上的压力。在该进程中,充电发生的能量分为3局部,一局部转化为机器能,一局部转换为化学能贮存在电池中,一局部则转化为热能耗散了。

            固然对一款意在将电能转换为机器能的装备,疾速的呼应的才能天然是非常首要的,Jialiang Lang对电池在疾速充放电形式下,体积收缩的呼应速率停止了研讨。研讨标明电池收缩对脉冲电流有着很好的呼应速率。并且收缩间隔与充电时候根基显现线性干系,在2A/g的电流密度下,收缩速率为1.6nm/s,是以该计划能够或许用于纳米精度的定位。电池的收缩速率首要与硅负极的面密度、电池厚度和电流密度相干,是以在电池定型的条件下,咱们能够或许经由进程节制电流的体例来节制电池的收缩速率,从而到达咱们所须要的节制精度。在该研讨中,Si负极的容量阐扬仅为800mAh/g,是以该“微型起重机”另有很大的晋升空间。该“微型起重器”能够或许或许**的发生纳米标准的位移,并能蒙受庞大的负载,是以能够或许利用在一些须要在纳米级高精度定位的范畴,比方操纵扫描地道显微镜的探针等。反其道而行之,常常能获得不错的结果。


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