固态电池,燃料电池没必要?国外研究团队在锂电性能取得重大突破
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固态电池,燃料电池没必要?国外研究团队在锂电性能取得重大突破

发布日期:2022-08-23 03:23    点击次数:174

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现在商用锂离子电池正极材料有多种,包括三元,铁锂和钴酸锂等材料。负极一般都是石墨材料。在电动汽车方面,下一代先进电池包括固态电池,燃料电池等。而电动汽车“一哥”特斯拉掌门人马斯克对这些都不感兴趣。他认为硅负极替代石墨会优先突破。

硅负极的能量密度超过4000mah/g,是372mah/g的石墨材料的10倍以上。并且硅是地球上第二丰富的元素,占地壳的 27.7%。但是由于硅负极在锂化过程中的体积膨胀超过3倍,使得电极机械稳定性不好。并且不稳定的新的SEI层的形成会造成快速能量损失。

图1:硅微粒和碳氧化硅合成核壳结构的设计示意图

为了克服这些问题,一些厂家会采用硅纳米颗粒, 法网情天但是。它们具有更大的比表面积,增加电解质的消耗,前几次的充放电循环库伦效率较差。

最近,日本先进科学技术研究院的科学家开创了一种新的解决方案,可以显着提高锂离子电池的性能,这对于实现双碳目标至关重要。

图2:提纯硅

他们开发了一种核壳型材料,其中中心核由硅微粒(silicon micronparticles, SiMP)组成,这种微粒涂有碳材料,然后将碳氧化硅黑色玻璃作为壳层接枝。

图3:由NCA为正极硅微粒和碳氧化硅为负极的全电池供电的发光二极管

这种新型结构材料作为半电池的阳极,来测试在不同电位窗口下的锂脱嵌和入嵌能力的检验。该材料中锂在颗粒中的扩散能力非常优秀,减少内阻和体积膨胀问题。在775个循环下可以保持99.4%的能量。

该研究展示了硅微粒作为电池负极材料的惊人潜力,更主要的是,它的合成过程可以很容易地扩大规模,这意味着它对于生产低成本电动汽车至关重要。

亲爱的读者们,你们是看好固态电池,燃料电池还是对大幅提升的锂电更有信心,请在评论区留下宝贵的意见。