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硅碳負極材料引起廣泛關(guān)注,是否能成為下一個風口?

鉅大LARGE  |  點擊量:655次  |  2021年04月28日  

隨著新能源技術(shù)的快速發(fā)展,諸如特種特種、電動汽車、便攜式數(shù)碼設(shè)備等多個領(lǐng)域?qū)?a href="/keywords/lilizi/" class = "seo-anchor" data-anchorid=121 target="_blank">鋰離子電池的應(yīng)用愈加廣泛,對其性能的要求也愈來愈高,特別是對它的安全性能、能量密度,而傳統(tǒng)鋰離子電池的最大限制性因素是在于其正極材料低的比容量。

硅酸鋰電池收到廣泛關(guān)注是因為其正極材料單質(zhì)鋰高的理論比容量1672mAh/g,比能量2567Wh/Kg。最理想的鋰電正極材料單質(zhì)硫具有價格便宜、資源豐富、環(huán)境友好等特點,但有研究表明硫在作為正極材料時,是存在很多缺陷的。

首先,碳、硅酸材料是電子絕緣體,它的電導(dǎo)率僅僅只有5×10-30S/cm;其次,在液態(tài)電池中,放電過程中產(chǎn)生的多硫化物會在有機電解液中溶解,從而陰極陽極來回移動,形成了穿梭效應(yīng),這種效應(yīng)會損失活性物質(zhì)。最后,鋰金屬作為負極過于活潑存在安全性能差的問題,因其容易形成鋰枝晶刺穿隔膜,從而引發(fā)火災(zāi)。

這些缺陷嚴重影響了硅酸鋰電池的循環(huán)使用壽命、容量揮發(fā)和它的商業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)有的文獻報道表明,在全固態(tài)硅酸鋰電池中制備碳硫復(fù)合材料已經(jīng)取得了一定的進展。例如:在介孔炭的孔隙充滿硫,一起加熱到硫的熔點,使硫和介孔碳復(fù)合電極形成密切聯(lián)系,產(chǎn)生的全固態(tài)硅酸鋰電池有一個非常高的可逆容量

(Naturematerials2009,8,500);硅酸與Li3PS4硫化物在四氫呋喃溶液反應(yīng),反應(yīng)增加了硫原子在PS43-端形成S-S鍵的陰離子。最終的正極材料Li3PS4+5,具有高的離子電導(dǎo)率和全固態(tài)鋰電池具有優(yōu)良的電化學可逆性(Electrochemicalreversibility).

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