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烯闻丨英国华威大学WMG:在硅电极上加入石墨烯,可使锂电池寿命翻倍

江南石墨烯研究院 2021-04-05 12:34:35
导读

近日,英国华威大学WMG研发的最新技术能够将锂电池的使用寿命延长一倍以上,同时还能增加锂离子电池的容量。


近日,英国华威大学WMG展示了他们的最新研究——用硅取代石墨阳极材料,并通过石墨烯强化结构。该团队认为,这种新方法不仅能够将锂电池的使用寿命延长一倍以上,同时还能增加锂离子电池的容量。



长期以来,研究人员和制造商一直试图用硅来取代石墨在电池中的使用,因为它不仅储量丰富,而且重量能量密度是石墨的10倍。但由于硅用于阳极时会出现以下问题,所以一直没能应用成功:硅粒子在锂化后会体积膨胀并以化学方式聚集在一起,随着时间的进行,会阻碍进一步的充放电效率。另外硅在反复充电时也没有足够的弹性来应对锂的压力,导致了阳极的复合微观结构开裂和迅速退化,继而导致容量衰减及阴极降解。


为了克服这些问题,研究人员已尝试过多种方法,如将纳米硅粒与微米级石墨烯混合,但结果都不如人意。但经过多次实验后,研究人员终于发现了一种可行的混合物方案——60%的微硅粒子,16%的FLG(少层石墨烯),14%的聚丙烯酸钠和10%的碳添加剂。



在研究人员对这种新型阳极材料进行了100次充放电循环的性能测试后,实验结果证实新型阳极材料不仅可以解决上述的问题制备出可行的锂电池,而且还可以用于工业规模的生产。


“FLG在整个阳极中就像一组强壮但相对有弹性的梁。这些薄片增加了阳极材料的弹性和拉伸性能,极大地减少了硅在锂化过程中物理膨胀所带来的损害。而且石墨烯还可维持阳极的长期导电性,使之在结构稳定的复合材料中保持较低的电阻。”研究小组称,“更重要的是,这些FLG薄片还能够有效地保持硅粒子的分离程度,不会影响离子进入电解液。”



资料来源:graphene-info

小编:王小山