鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:531次 | 2021年10月16日
科學(xué)家提出“預(yù)浸鋰”方法 可將硅基鋰離子電池能量密度提高25%
使用豐富的元素作為鋰離子電池的負(fù)極可顯著提高其能量密度,韓國(guó)科學(xué)家現(xiàn)在提出了解決阻礙其發(fā)展的重要障礙之一的解決方法。
當(dāng)今的鋰離子電池使用石墨作為陽(yáng)極材料,帶正電的電極與帶負(fù)電的陰極一起工作,以在充電過程中來(lái)回穿梭鋰離子。盡管這些電池能夠?yàn)楫?dāng)今的手機(jī)和電動(dòng)汽車供電,但將石墨替換為可以存儲(chǔ)四倍鋰離子量的硅,卻可以使手機(jī)使用數(shù)天,或者每次充電可行駛數(shù)百英里。
但是,將硅加工成鋰離子電池以充分利用這種潛力已被證明是有問題的??茖W(xué)家一直在努力解決的問題之一是容量的迅速下降,硅基陽(yáng)極僅在初始充電周期內(nèi)會(huì)減少20%以上的鋰離子。
可以克服的一種方法是通過一種稱為“鋰預(yù)加載”的技術(shù),該技術(shù)在組裝電池之前添加了額外的鋰,以彌補(bǔ)循環(huán)中的損耗。通常,這是通過使用鋰粉來(lái)嘗試的,盡管這很昂貴并且?guī)?lái)安全隱患。
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)的一個(gè)小組提出了另一種鋰預(yù)裝方法。該小組沒有添加鋰粉,而是將硅陽(yáng)極浸入特殊溶液中五分鐘,這引發(fā)了化學(xué)反應(yīng),使電子和鋰離子滲入電極。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在測(cè)試中,陽(yáng)極在初始充電過程中損失的鋰少于活性鋰的百分之一。結(jié)果顯示,用硅陽(yáng)極制成的測(cè)試電池的能量密度比具有傳統(tǒng)石墨陽(yáng)極的市售可比電池高25%。研究小組說,這項(xiàng)技術(shù)有潛力使電動(dòng)汽車的平均行駛距離至少新增100公里(62英里),并且有關(guān)大規(guī)模處理而言相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)。
“我們能夠通過僅控制溶液溫度和反應(yīng)時(shí)間的簡(jiǎn)單方法,就可以大幅度提高高容量硅基陽(yáng)極的效率,”研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人MinahLee博士說?!坝捎谶@項(xiàng)技術(shù)很容易應(yīng)用于現(xiàn)有電池制造設(shè)施中使用的卷對(duì)卷工藝,因此我們的方法有可能在實(shí)現(xiàn)用于實(shí)際電池的硅基負(fù)極方面取得突破?!?/p>