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新方法使純硅負極成為可能 提高電池密度
日期：2024-11-25 08:19:29 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：457圖源：Penn State官網
據外媒報道，美國賓州州立大學的研究人員開發一種新策略，可以在鋰離子電池中擴大硅基負極的應用，將電動汽車、智能手機的功率提高20%。
機械與化學工程教授Donghai Wang表示:“硅有望成為下一代鋰離子電池負極材料。但是，研究表明，在循環過程中，這種材料非常不穩定。”在傳統鋰離子電池循環周期中，硅作為負極材料，會發生嚴重的體積膨脹與收縮，限制其商業應用潛力。這種在充放電過程反復出現的體積變化，使電池結構受損。久而久之，會導致電池發生爆料等不穩定現象，縮短電池壽命。
研究人員開發新策略，保持硅材料彈性，從而更好地傳輸能量，保持電極完整性。Wang表示：“我們發現，采用超彈性凝膠聚合物電解質(GPE)緩沖層，包圍硅基負極，可以讓硅保持穩定，阻止電極內的粒子移動。”GPE材料由軟醚部分和硬循環部分構成，軟醚部分提供彈性，硬循環部分防止聚合物過度膨脹。“兩部分協同工作，使GPE材料適當膨脹和收縮，同時保持硅負極結構穩定。”
研究人員表示，這一策略或將解決目前硅基負極面臨的問題，將鋰離子電池的儲能提高20%。Wang說：“以往的電池中只能用5%的硅，所產生的效果十分有限。通過這種方法，我們可以使用純硅負極，顯著增加電池的容量和能量密度，為創造下一代鋰離子電池鋪平道路。”