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  • 電力信息化

    用于全固態鋰電池的高性能陽極由硅納米粒子制成

    由NIMS研究人員領導的一項新研究表明,在固體電解質中,僅由通過噴霧沉積制備的商業化的硅納米顆粒組成的硅陽極-該方法是一種經濟高效的大氣技術-表現出優異的電極性能,這以前是僅對通過蒸發工藝制備的薄膜電極觀察到。因此,這一新結果表明,可以低成本,大規模生產用于全固態鋰電池的高容量陽極。

    Si的理論容量為〜4,200 mAh / g,約為商用鋰離子電池中通常用作負極活性材料的石墨的11倍。用Si代替傳統的石墨可以顯著擴展電動汽車每次充電的行駛范圍。但是,在鋰化和脫鋰過程中,其巨大的體積變化(約300%)(充放電)阻礙了其在電池中的實際應用。在常規的液體電解質中,必須使用聚合物粘合劑以將活性材料顆粒在電極中保持在一起并保持其對金屬集電器表面的粘附力。Si的反復巨大的體積變化導致顆粒分離,并因此導致活性材料的損失,這導致連續的容量損失。在固態電池中 將活性材料置于兩個固體成分之間-固體電解質隔離層和金屬集電器-從而避免解決問題-活性材料的電隔離。實際上,正如NIMS研究人員團隊先前所報告的那樣,濺射沉積的純Si薄膜提供的實際面容量超過2.2 mAh / cm2在固體電解質中表現出出色的循環穩定性和高倍率放電能力。然而,用于全固態鋰電池的陽極的成本有效且工業可擴展的合成仍然是巨大的挑戰。

    NIMS研究人員團隊采用另一種合成方法來開發具有商用Si納米粒子的全固態鋰電池的高性能陽極,并發現了固態電池中納米粒子的獨特現象:在鋰化后,它們經歷了在固體電解質隔板層和金屬集電器之間的密閉空間中進行體積膨脹,結構壓實和明顯的聚結,以形成類似于通過蒸發工藝制備的連續膜。因此,由通過噴霧沉積制備的納米顆粒組成的陽極表現出優異的電極性能,這以前僅在濺射沉積的膜電極中才觀察到。噴涂法是一種經濟有效的大氣技術,可用于大規模生產。因此,

    為了滿足電動汽車的需求,NIMS研究人員團隊不斷努力提高陽極的循環能力,從而提高了納米顆粒的面質量負荷。

    來源 | sciencedaily     時間 | 2020-01-02
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