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韩国研究人员开发高容量硅负极材料 或使电动汽车的续航里程翻倍

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(图源:KIST官网)

58京牌 ,韩国科学技术研究院(KIST)储能研究中心的Hun-Gi Jung博士及其研究团队宣布,已开发出新型硅负极材料。与石墨负极材料相比,采用这种材料的电池可将容量提升4倍,并且支持快速充电,在5分钟之内充电至80%以上。如果用在电动车动力电池上,预计汽车的续航里程或将增加一倍以上。

目前,量产电池所用的石墨负极材料容量较低,电动汽车的续航里程要比内燃机汽车短。为了开发长续航里程电动汽车,人们日益关注储能能力比石墨大10倍的硅,并将其视为下一代负极材料。然而,由于在充放电周期内,硅会迅速膨胀,导致存储容量大幅下降,硅材料尚未实现商业化应用。研究人员提出过许多方法,用以提高硅负极材料的稳定性,均因成本过高和流程复杂受到限制,无法顺利实现用硅取代石墨的目标。

为了提高硅的稳定性,Dr. Jung及其团队重点关注生活中的常见材料,如水、油和淀粉。他们将淀粉和硅分别溶解于水和油中,并进行混合加热,以生产碳硅复合材料。通过简单的油炸食品加热工艺,碳和硅被牢牢固定,防止在充放电循环过程中硅负极材料发生膨胀。

研究小组所开发的复合材料,其容量是石墨负极材料(360mAh/g – 1,530mAh/g)的4倍,并且可在500次循环中保持容量稳定。研究还发现,采用这种材料的电池,可在5分钟内充电至80%以上。因为碳球可以阻止常见的硅材料膨胀现象,提升硅材料稳定性;而且使用高导电碳和重新排列硅结构,可以提升输出量。

KIST团队首席研究员Dr. Jung表示:“我们能够利用常见的日用材料,通过简单的混合和加热过程,开发出碳硅复合材料。我们采用的是比较简单的工艺,而且所开发出来的复合材料性能优异,因此,很有希望实现商业化和批量化生产。这种复合材料可应用于的锂离子电池和储能系统。”

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