阿爾伯塔大學(xué)欲利用納米硅材料打造新款鋰電池
2019年01月21日 11:19 3664次瀏覽 來源： 中國有色網(wǎng) 分類： 鋰
據(jù)外媒報(bào)道，阿爾伯塔大學(xué)(University of Alberta)化學(xué)家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池，相較于當(dāng)前電池電芯產(chǎn)品，其充電容量(charge capacity)翻了10倍。
阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家兼納米能源材料加拿大研究講座教授(Canada Research Chair)Jillian Buriak表示：“我們想要開展多種測試，查看不同尺寸的硅納米顆粒對(duì)電池內(nèi)部碎裂的不同影響。”
對(duì)于大容量電池而言，硅的應(yīng)用潛力較大，因?yàn)樵摽畈牧系膬?chǔ)量豐富，相較于石墨，電池內(nèi)硅材料對(duì)鋰離子的吸納量更大。但在多次充放電后，硅容易出現(xiàn)碎裂或斷裂，因?yàn)樵摬牧显谖{及釋放鋰離子后，自身會(huì)膨脹和收縮，易出現(xiàn)裂痕。
據(jù)當(dāng)前的研究表明，若將硅制成納米級(jí)顆粒、線狀或管狀物，有助于防止其碎裂。Buriak及其團(tuán)隊(duì)想要了解，這類結(jié)構(gòu)的體積需要達(dá)到何種程度才能實(shí)現(xiàn)硅材料性質(zhì)的最優(yōu)化并盡可能降低其不利影響。
研究人員將硅納米顆粒物分為四種不同的尺寸，將其均勻地分散在高導(dǎo)電性石墨烯氣溶膠(highly conductive graphene aerogels)，后者帶有納米級(jí)孔隙，該結(jié)構(gòu)可彌補(bǔ)硅導(dǎo)電性的不足。她們發(fā)現(xiàn)，在直徑1米的范圍內(nèi)，存在30億個(gè)納米級(jí)顆粒，在多次充放電后，可提供長期的穩(wěn)定性。
Buriak解釋道：“隨著顆粒物尺寸的縮小，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的管控力增強(qiáng)，因?yàn)榭苫阡嚨暮辖鸹c去合金化(alloying and dealloying)‘呼吸(breathes)’。”
該研究表明，該技術(shù)可用于各類依賴于電池儲(chǔ)能設(shè)備的各類應(yīng)用中。想象下，若用戶電動(dòng)車的車載電池尺寸與特斯拉電池尺寸相同，但其續(xù)航里程數(shù)或?qū)⑻嵘?0倍，其充電時(shí)間或?qū)⒖s短為之前的1/10，而車載電池的重量也只有之前的1/10。
責(zé)任編輯：李峒峒
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