材料牛注：研究者們*新研發(fā)出了硅-錫復(fù)合陽(yáng)極材料，用這種材料來(lái)替代傳統(tǒng)的石墨材料可以大大提高鋰離子電池的電容量和穩(wěn)定性，這將大大減輕民眾對(duì)汽車電池容量不夠的擔(dān)憂。
近日，加州大學(xué)河濱分校的研究者們研發(fā)出了一種新的硅-錫復(fù)合陽(yáng)極材料，這種材料可以應(yīng)用于在達(dá)到使用壽命之前可多次充放電的鋰離子電池。這種持久性電池得到了廣泛使用，從掌上電子設(shè)備到電動(dòng)車輛都可以看到它的身影。
這周三（8月3日）《科學(xué)報(bào)告》雜志出版了一篇標(biāo)題為“錫納米顆?？梢宰鳛楣桕?yáng)極材料的有效導(dǎo)電添加物”的文章來(lái)描述該課題研究。該科研項(xiàng)目是由加州大學(xué)河濱分校蓋瑞安德森管理學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)與工程副教授Lorenzo Mangolini領(lǐng)導(dǎo)的。
鋰離子電池，作為個(gè)人電子產(chǎn)品領(lǐng)域*受歡迎的可充電電池，它可由陽(yáng)極、陰極和溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽三部分組成。雖然石墨是大多數(shù)陽(yáng)極所使用的材料，但同時(shí)它也限制了電池性能提升和應(yīng)用拓展。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的科學(xué)研究，我們發(fā)現(xiàn)硅和錫都是可替代石墨的新型高性能陽(yáng)極材料。在*近的研究中，Mangolini的團(tuán)隊(duì)率先提出將兩種材料結(jié)合為一種復(fù)合材料，此舉導(dǎo)致電池性能劇烈提高。除了可以將電容量增至石墨電池的三倍以外，硅-錫納米復(fù)合電池在多次充放電循環(huán)中也是極其穩(wěn)定，本質(zhì)上說(shuō)這一性能可以推廣至它的整個(gè)使用壽命。
Mangolini說(shuō)：“鋰離子電池逐漸在電動(dòng)車輛和航空航天應(yīng)用上普及開來(lái)，但是在大范圍采用之前迫切需要減緩范圍性焦慮——民眾擔(dān)心一輛車沒有足夠的電量達(dá)到目的地。任何能改善這一情況的技術(shù)只要簡(jiǎn)單可擴(kuò)展，都是受歡迎的，而我們的新技術(shù)正好符合這些標(biāo)準(zhǔn)。”他還說(shuō)，將錫添加到硅中，而不是另一種諸如炭黑的導(dǎo)電材料，此舉將避免硅的低導(dǎo)率，從而減少了能量存儲(chǔ)的損耗。
“這兩種材料之間的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致電池的性能超過(guò)了每種材料單獨(dú)存在時(shí)的性能，這種性能的提升是因?yàn)殄a具有高的導(dǎo)電率和能量存儲(chǔ)容量，添加2%重量的錫就可以實(shí)現(xiàn)這一效果”，Mangolini說(shuō)。
