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阿爾伯塔大學(xué)欲利用納米硅材料打造新款鋰電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:506次  |  2019年03月04日  

據(jù)外媒報道,阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池,相較于當(dāng)前電池電芯產(chǎn)品,其充電容量翻了10倍。據(jù)當(dāng)前的研究表明,若將硅制成納米級顆粒、線狀或管狀物,有助于防止其碎裂。Buriak及其團(tuán)隊想要了解,這類結(jié)構(gòu)的體積需要達(dá)到何種程度才能實(shí)現(xiàn)硅材料性質(zhì)的最優(yōu)化并盡可能降低其不利影響。研究人員將硅納米顆粒物分為四種不同的尺寸,將其均勻地分散在高導(dǎo)電性石墨烯氣溶膠,后者帶有納米級孔隙,該結(jié)構(gòu)可彌補(bǔ)硅導(dǎo)電性的不足。該研究表明,該技術(shù)可用于各類依賴于電池儲能設(shè)備的各類應(yīng)用中。詳見正文。

據(jù)外媒報道,阿爾伯塔大學(xué)(UniversityofAlberta)化學(xué)家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池,相較于當(dāng)前電池電芯產(chǎn)品,其充電容量(gecapacity)翻了10倍。

阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家兼納米能源材料加拿大研究講座教授(CanadaResearchChair)JillianBuriak表示:“我們想要開展多種測試,查看不同尺寸的硅納米顆粒對電池內(nèi)部碎裂的不同影響。”

對于大容量電池而言,硅的應(yīng)用潛力較大,因?yàn)樵摽畈牧系膬α控S富,相較于石墨,電池內(nèi)硅材料對鋰離子的吸納量更大。但在多次充放電后,硅容易出現(xiàn)碎裂或斷裂,因?yàn)樵摬牧显谖{及釋放鋰離子后,自身會膨脹和收縮,易出現(xiàn)裂痕。

據(jù)當(dāng)前的研究表明,若將硅制成納米級顆粒、線狀或管狀物,有助于防止其碎裂。Buriak及其團(tuán)隊想要了解,這類結(jié)構(gòu)的體積需要達(dá)到何種程度才能實(shí)現(xiàn)硅材料性質(zhì)的最優(yōu)化并盡可能降低其不利影響。

研究人員將硅納米顆粒物分為四種不同的尺寸,將其均勻地分散在高導(dǎo)電性石墨烯氣溶膠(highlyconductivegrapheneaerogels),后者帶有納米級孔隙,該結(jié)構(gòu)可彌補(bǔ)硅導(dǎo)電性的不足。她們發(fā)現(xiàn),在直徑1米的范圍內(nèi),存在30億個納米級顆粒,在多次充放電后,可提供長期的穩(wěn)定性。

Buriak解釋道:“隨著顆粒物尺寸的縮小,我們發(fā)現(xiàn)對應(yīng)力的管控力增強(qiáng),因?yàn)榭苫阡嚨暮辖鸹c去合金化(alloyinganddealloying)‘呼吸(breathes)’。”

該研究表明,該技術(shù)可用于各類依賴于電池儲能設(shè)備的各類應(yīng)用中。想象下,若用戶電動車的車載電池尺寸與特斯拉電池尺寸相同,但其續(xù)航里程數(shù)或?qū)⑻嵘?0倍,其充電時間或?qū)⒖s短為之前的1/10,而車載電池的重量也只有之前的1/10。

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