產(chǎn)品中心

聯(lián)系我們

  • 常州大岸新材料科技有限公司
  • 手機:18068776237
  • 電話(huà):0519-83783227
  • Email:sales@daannewmaterials.com
  • 傳真:0519-83783227
  • 地址:江蘇省常州市武進(jìn)區人民西路1號中俄科技產(chǎn)業(yè)園
石墨烯新聞您現在的位置:首頁(yè) > > 石墨烯新聞
在硅電極上添加石墨烯梁可以使鋰電池的壽命延長(cháng)
發(fā)表時(shí)間:2020-04-01     閱讀次數:     字體:【


沃里克大學(xué)由WMG領(lǐng)導的新研究發(fā)現了一種用硅代替鋰離子電池陽(yáng)極中石墨的有效方法,即用石墨烯梁增強陽(yáng)極的結構。 這可能會(huì )使可充電鋰離子電池的壽命增加一倍以上,并增加這些電池的容量。

自索尼公司最初推出鋰離子電池以來(lái),石墨一直是陽(yáng)極的默認選擇活性材料,但研究人員和制造商長(cháng)期以來(lái)一直在尋找一種用硅代替石墨的方法,因為它是一種豐富的可用元素,其重量能密度是石墨的十倍。 不幸的是,硅還有其他幾個(gè)性能問(wèn)題繼續限制其商業(yè)開(kāi)發(fā)。 由于硅顆粒在鋰化過(guò)程中的體積膨脹,硅顆??梢噪娀瘜W(xué)團聚,從而阻礙隨著(zhù)時(shí)間的推移進(jìn)一步的充放電效率。 硅的內在彈性也不足以應付反復充電時(shí)的鋰化應變,導致陽(yáng)極復合微觀(guān)結構的開(kāi)裂、粉碎和快速物理降解。 這大大有助于容量衰減,以及發(fā)生在對電極-陰極上的降解事件。 以手機為例,這就是為什么我們必須為我們的手機充電更長(cháng)和更長(cháng)的時(shí)間,這也是為什么他們不承擔他們的費用,只要他們是新的。

許多辦法試圖克服這些問(wèn)題。 例如,使用微米大小的石墨烯的納米/結構化硅粒子,但這并不令人滿(mǎn)意。 使用納米硅顆粒顯著(zhù)地增加了活性表面的數量。 這導致在第一次充電周期中更多的鋰沉積在硅上,形成硅和電解質(zhì)之間的固體電解質(zhì)相間勢壘,從而大大減少鋰的庫存,從而大大降低電池的使用壽命。 這一層也繼續生長(cháng)在硅上,因此鋰的損失變得連續。 其他方法結合其他材料,如不同尺寸的石墨烯,被認為是不切實(shí)際的,然后進(jìn)展到大規模制造。

然而,由沃里克大學(xué)WMG的Melanie Loveridge博士領(lǐng)導的新研究發(fā)現并測試了一種新的硅陽(yáng)極混合物和一種化學(xué)修飾的石墨烯形式,它可以解決這些問(wèn)題,并創(chuàng )造出可行的硅陽(yáng)極鋰離子電池。 這種方法實(shí)際上可以在工業(yè)規模上制造,而不需要使用納米硅尺寸及其相關(guān)問(wèn)題。 這項新的研究剛剛于2018年1月23日星期二在科學(xué)報告中發(fā)表,題為“硅-富層石墨烯(FLG)復合電極系統的相相關(guān)阻抗研究”。

石墨烯當然是礦物石墨的一個(gè)單一的、一個(gè)原子厚的層(碳的同素體)。 然而,也有可能分離和操縱幾個(gè)連接層的石墨烯,使材料研究人員稱(chēng)為少層石墨烯(FLG)。 以前的研究已經(jīng)測試了FLG與納米硅的使用,但這項新的研究發(fā)現,FLG也可以顯著(zhù)地提高更大微米大小的硅粒子在陽(yáng)極中使用的性能。 因此,這種混合物可以顯著(zhù)延長(cháng)鋰離子電池的壽命,并提供更高的功率能力。

研究人員創(chuàng )造了一種由60%的微硅顆粒、16%的FLG、14%的鈉/聚丙烯酸和10%的碳添加劑混合而成的陽(yáng)極,然后在100次充放電循環(huán)中考察了其性能(以及材料結構的變化)。

這項研究的負責人、沃里克大學(xué)WMG高級研究員梅勒妮·洛維里奇博士說(shuō):

“FLG的薄片混合在整個(gè)陽(yáng)極上,作用就像一組堅固但相對彈性的梁。 這些片狀的FLG增加了材料的彈性和彈性,大大減少了硅在鋰化過(guò)程中物理膨脹引起的損傷。 石墨烯增強了陽(yáng)極的長(cháng)程電導率,在結構穩定的復合材料中保持低電阻。

更重要的是,這些FLG片也可以證明非常有效地保持硅顆粒之間的分離程度。 每個(gè)電池充電周期都增加了硅粒子相互電化學(xué)焊接的機會(huì )。 這種增加的團聚越來(lái)越減少和限制電解質(zhì)進(jìn)入電池中的所有粒子,并阻礙鋰離子的有效擴散,這當然會(huì )降低電池的壽命和功率輸出。 沃里克WM G大學(xué)測試的混合物中存在FLG,導致研究人員假設這種現象在減輕電化學(xué)硅熔化方面是非常有效的。 這得到系統調查的支持“

WMG研究小組已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)一步研究這一技術(shù)進(jìn)步,其中將包括進(jìn)一步研究和研究,作為由Varta微創(chuàng )新領(lǐng)導的石墨烯先鋒兩年項目的一部分,Warwick大學(xué)的WMG與劍橋大學(xué)、CIC、Lithops和IIT(意大利理工學(xué)院)是合作伙伴。 該項目的主要目標是推動(dòng)硅/石墨烯復合材料的工業(yè)化前生產(chǎn)及其隨后加工成鋰離子電池,用于高能和高功率應用。 作為該項目的一部分,Warwick的WMG將優(yōu)化電極研究,擴大和郵袋電池制造的優(yōu)化鋰離子電池。




來(lái)源:平安財經(jīng)網(wǎng)

 
上一篇:中國航發(fā)研制出石墨烯口罩
下一篇:大同大學(xué)炭材料研究所推廣石墨烯技術(shù)助力脫貧攻堅