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东芬兰大学研发混合材料提升锂电池硅阳极性能 将电池容量提升2倍

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58京牌 ,东芬兰大学(the University of Eastern Finland)的研究人员研发了一种新型混合材料,由介孔硅微粒和碳纳米管混合而成,可以改善锂离子电池中硅的性能。电池技术的进步对可持续发展和实现气候中和来说至关重要。

(图片来源:东芬兰大学)

全球的国家和公司都在寻求新型可持续性技术,以从运输、消费品生产到能源生产都可实现气候中立。一旦生产出绿色能源,就需要存储起来,以便用于便携式应用,在此过程中,电池技术在绿色能源消费中是一种可行的替代方案。

未来,硅会逐渐取代碳,成为锂离子电池的阳极材料,因为硅的容量是石墨的十倍,而现在锂离子电池中的阳极材料就是石墨。虽然,在阳极上使用硅能够让整个电池的容量加倍,但是,硅材料的不稳定性也给电池技术带来了严峻的挑战。此外,现在没有技术可以只用硅生产出可行的电池阳极。

为了尽量减小高充电速率对硅阳极容量造成影响,东芬兰大学的研究人员研发了一种介孔硅(PSi)微粒和碳纳米管(CNT)制成的混合材料。研究人员认为,此种复合材料需要正极性的PSi和CNT以化学方式结合才可实现,才不会阻止锂离子向硅扩散。选择合适的偶联剂,就可提高材料的导电性以及机械耐久性。此外,该混合材料中的PSi微粒由大麦壳灰制成,可将阳极材料的碳足迹实现最小化,支持阳极材料的可持续性。通过在植物岩上应用简单的镁热还原工艺,就可以生产出硅。植物岩是一种非晶形多孔硅结构,在大麦壳灰中储量丰富。

下一步,研究人员将生产全硅阳极与固体电解质,以解决与锂离子电池有关的安全问题以及有固体电解质界面(SEI)不稳定有关的挑战。

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