材料牛注：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。
近日(ri)，加州大學河濱分校的(de)研究者們研發出了(le)一(yi)種新的(de)硅-錫復(fu)合陽(yang)極材料(liao)，這(zhe)種材料(liao)可以(yi)應用于在達到(dao)使用壽命之前可多次(ci)充放電(dian)的(de)鋰離子電(dian)池。這(zhe)種持久性電(dian)池得到(dao)了(le)廣泛使用，從掌上電(dian)子設備到(dao)電(dian)動(dong)車輛(liang)都可以(yi)看到(dao)它的(de)身影。
這(zhe)周(zhou)三（8月3日(ri)）《科(ke)學報告(gao)》雜志出(chu)版了一(yi)篇標題為“錫納米顆粒可以(yi)作為硅陽極(ji)材料的(de)有效導電(dian)添(tian)加(jia)物”的(de)文(wen)章來描述該課題研究(jiu)。該科(ke)研項目是(shi)由(you)加(jia)州(zhou)大學河濱分校蓋瑞(rui)安德森管理學院機械工程(cheng)和材料科(ke)學與(yu)工程(cheng)副教授Lorenzo Mangolini領導的(de)。
鋰離子電池，作為(wei)個(ge)人電子產品領域*受歡迎(ying)的(de)可充電電池，它(ta)(ta)可由陽極(ji)、陰極(ji)和溶解在(zai)有機溶劑中(zhong)的(de)鋰鹽三部分(fen)組成(cheng)。雖然石墨是大多數陽極(ji)所(suo)使(shi)用(yong)(yong)的(de)材料，但同時(shi)它(ta)(ta)也限制(zhi)了電池性能提(ti)升(sheng)和應用(yong)(yong)拓展。
經過(guo)長期(qi)的科學研究(jiu)，我們發(fa)現硅和錫(xi)都是(shi)可替代石墨的新型高性(xing)能陽極(ji)(ji)材料。在*近的研究(jiu)中，Mangolini的團隊率先(xian)提出將兩種材料結合為一種復合材料，此舉導致電(dian)池(chi)性(xing)能劇烈提高。除了可以將電(dian)容量增至石墨電(dian)池(chi)的三倍(bei)以外，硅-錫(xi)納米復合電(dian)池(chi)在多(duo)次充放電(dian)循環中也(ye)是(shi)極(ji)(ji)其穩(wen)定(ding)，本質上說這一性(xing)能可以推廣至它的整個使用(yong)壽命(ming)。
Mangolini說：“鋰離子電(dian)(dian)池逐漸在(zai)電(dian)(dian)動(dong)車輛和航(hang)空航(hang)天(tian)應用上普(pu)及開(kai)來，但是在(zai)大范(fan)圍(wei)采用之前迫切需要減(jian)(jian)緩范(fan)圍(wei)性焦慮(lv)——民(min)眾擔(dan)心一(yi)輛車沒有足夠的(de)電(dian)(dian)量達到目的(de)地。任何能改善這一(yi)情況(kuang)的(de)技術(shu)只要簡單可擴展，都是受歡迎的(de)，而(er)(er)我(wo)們的(de)新技術(shu)正好(hao)符(fu)合這些標準。”他還說，將錫添加到硅(gui)中，而(er)(er)不是另一(yi)種諸如(ru)炭黑的(de)導電(dian)(dian)材料，此舉將避(bi)免硅(gui)的(de)低導率，從而(er)(er)減(jian)(jian)少了(le)能量存儲的(de)損耗。
“這(zhe)兩種(zhong)(zhong)材(cai)料之間的(de)(de)協同效應導致電池(chi)的(de)(de)性能(neng)超(chao)過了每種(zhong)(zhong)材(cai)料單獨存(cun)在時的(de)(de)性能(neng)，這(zhe)種(zhong)(zhong)性能(neng)的(de)(de)提(ti)升是因為錫具有高(gao)的(de)(de)導電率和(he)能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)容(rong)量(liang)，添加2%重(zhong)量(liang)的(de)(de)錫就可(ke)以實現這(zhe)一效果”，Mangolini說(shuo)。
