材料牛注(zhu)：研究者們*新研發出了硅-錫復合陽極材料，用這種材料來替代傳統的石墨材料可以大大提高鋰離子電池的電容量和穩定性，這將大大減輕民眾對汽車電池容量不夠的擔憂。
近(jin)日，加(jia)州(zhou)大學河濱分(fen)校的研(yan)究者們(men)研(yan)發(fa)出了(le)一種新的硅(gui)-錫復合陽(yang)極材料，這種材料可以應用(yong)(yong)于在達到(dao)使用(yong)(yong)壽命之前可多次充(chong)放電(dian)的鋰(li)離子電(dian)池。這種持久(jiu)性電(dian)池得到(dao)了(le)廣泛使用(yong)(yong)，從掌上電(dian)子設(she)備到(dao)電(dian)動車輛都可以看到(dao)它的身影。
這周三（8月3日）《科(ke)學報告(gao)》雜(za)志出版(ban)了一(yi)篇標題為“錫納米顆粒可以作為硅陽極材料(liao)(liao)的有效(xiao)導電添加物”的文(wen)章來(lai)描(miao)述該課題研(yan)究。該科(ke)研(yan)項(xiang)目是由加州大學河濱分(fen)校(xiao)蓋瑞安(an)德(de)森(sen)管理學院機械工程和材料(liao)(liao)科(ke)學與工程副教授Lorenzo Mangolini領導的。
鋰(li)離子電(dian)池，作(zuo)為個(ge)人電(dian)子產品領域*受歡迎(ying)的(de)可充電(dian)電(dian)池，它可由陽(yang)極、陰極和(he)溶(rong)(rong)解在有機溶(rong)(rong)劑中的(de)鋰(li)鹽三部分組成。雖(sui)然(ran)石墨是大多數(shu)陽(yang)極所(suo)使用(yong)的(de)材料，但同(tong)時它也限制(zhi)了電(dian)池性能提升和(he)應用(yong)拓展。
經過長期的(de)(de)(de)科學研究(jiu)，我們(men)發現硅和錫都是(shi)可(ke)替代(dai)石(shi)(shi)墨的(de)(de)(de)新型高(gao)性(xing)能陽極材料。在(zai)*近的(de)(de)(de)研究(jiu)中(zhong)(zhong)，Mangolini的(de)(de)(de)團隊(dui)率先提出將(jiang)(jiang)兩種(zhong)材料結合(he)(he)為一(yi)(yi)種(zhong)復合(he)(he)材料，此舉(ju)導(dao)致電(dian)池性(xing)能劇烈提高(gao)。除了可(ke)以(yi)將(jiang)(jiang)電(dian)容量增至(zhi)石(shi)(shi)墨電(dian)池的(de)(de)(de)三倍以(yi)外，硅-錫納米復合(he)(he)電(dian)池在(zai)多次充放電(dian)循環中(zhong)(zhong)也是(shi)極其(qi)穩(wen)定，本質(zhi)上(shang)說這一(yi)(yi)性(xing)能可(ke)以(yi)推廣(guang)至(zhi)它(ta)的(de)(de)(de)整個(ge)使用壽命。
Mangolini說(shuo)：“鋰離子電(dian)(dian)池逐漸在電(dian)(dian)動車輛和航(hang)空航(hang)天(tian)應用上普及(ji)開來，但是在大范(fan)圍采用之前迫切需要減緩范(fan)圍性焦慮——民眾擔心一輛車沒有足(zu)夠的(de)電(dian)(dian)量達到目(mu)的(de)地。任何能改善這(zhe)(zhe)一情況(kuang)的(de)技術只要簡(jian)單可(ke)擴展，都(dou)是受歡迎的(de)，而我們的(de)新技術正好符合這(zhe)(zhe)些(xie)標(biao)準。”他還說(shuo)，將(jiang)錫添加到硅中，而不(bu)是另一種諸如炭黑的(de)導電(dian)(dian)材(cai)料，此舉將(jiang)避免(mian)硅的(de)低(di)導率，從(cong)而減少(shao)了能量存儲的(de)損耗(hao)。
“這(zhe)兩種材料(liao)之間的(de)(de)協同效應導致電池的(de)(de)性(xing)(xing)能超過了每種材料(liao)單(dan)獨存在時的(de)(de)性(xing)(xing)能，這(zhe)種性(xing)(xing)能的(de)(de)提升是(shi)因為錫具有高的(de)(de)導電率和能量存儲容量，添(tian)加2%重量的(de)(de)錫就可以實現這(zhe)一效果(guo)”，Mangolini說。
