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        日本研究所開發(fā)出性能優(yōu)異的全固態(tài)電池極材料


        來源:OFweek鋰電網(wǎng)

        [導(dǎo)讀]  由日本國(guó)立材料研究所研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明,在固體電解質(zhì)中,僅由噴霧沉積法制備的工業(yè)硅納米顆粒組成的硅負(fù)極具有優(yōu)異的電極性能。

        中國(guó)粉體網(wǎng)訊  由日本國(guó)立材料研究所研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明,在固體電解質(zhì)中,僅由噴霧沉積法制備的工業(yè)硅納米顆粒組成的硅負(fù)極具有優(yōu)異的電極性能。該方法是一種成本效益高的大氣技術(shù),因此研究人員的結(jié)果表明,不久將來將能夠低成本和大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的大容量負(fù)極。


        硅理論上的容量可達(dá)4200毫安/克,比起常用在商用鋰電上作活性負(fù)極材料的石墨容量要大10倍。用硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石墨可以極大地延長(zhǎng)電動(dòng)汽車每次充電的行駛里程,但硅在鋰化和脫鋰,即充放電過程中會(huì)發(fā)生巨大的容量變化,這阻礙了其在電池中的實(shí)際應(yīng)用。


        在傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)中,需要使用聚合粘合劑來將電極中的活性物質(zhì)顆粒固定在一起,并且保持它們與金屬表面的附著力。硅不斷的容量變化會(huì)導(dǎo)致粒子分離,損失活性物質(zhì),最后造成持續(xù)的容量損失。在固態(tài)電池中,活性物質(zhì)被置于兩個(gè)固態(tài)元件之間,即固態(tài)電解質(zhì)隔離層和金屬集電流器。濺射沉積的純硅薄膜的實(shí)際面積容量超過2.2 mAh/cm2,在固體電解質(zhì)中表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高速率放電能力。盡管如此,全固態(tài)鋰電池負(fù)極的成本效益和工業(yè)可擴(kuò)展性仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。




        圖片來源:日本國(guó)立材料研究所


        日本國(guó)立材料研究所團(tuán)隊(duì)的研究人員已經(jīng)采用了另一種合成方法來獲得高性能的負(fù)極,用于商用硅納米顆粒的全固態(tài)鋰電池。他們發(fā)現(xiàn)納米粒子在固態(tài)電池中有一個(gè)獨(dú)特的現(xiàn)象:在鋰化后,它們?cè)诠虘B(tài)電解質(zhì)分離器層和金屬集電器之間的有限空間中進(jìn)行體積膨脹、結(jié)構(gòu)壓實(shí)和明顯的聚結(jié)形成一個(gè)連續(xù)的膜,類似于蒸發(fā)法制備的膜。因此,由氣相沉積法制備的納米粒子組成的負(fù)極具有優(yōu)異的電極性能,這是以前只能在濺射沉積的薄膜電極上觀察到的。噴霧沉積法是一種經(jīng)濟(jì)有效的大氣技術(shù),可用于大規(guī)模生產(chǎn)。


        因此,這些發(fā)現(xiàn)將為低成本和大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的大容量負(fù)極鋪平道路。


        (中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉)

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