近日，英國(guó)華威大學(xué)WMG展示了他們的最新研究——用硅取代石墨陽(yáng)極材料，并通過石墨烯強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種新方法不僅能夠?qū)囯姵?/span>的使用壽命延長(zhǎng)一倍以上，同時(shí)還能增加鋰離子電池的容量。

長(zhǎng)期以來，研究人員和制造商一直試圖用硅來取代石墨在電池中的使用，因?yàn)樗?/span>不僅儲(chǔ)量豐富，而且重量能量密度是石墨的10倍。但由于硅用于陽(yáng)極時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下問題，所以一直沒能應(yīng)用成功：硅粒子在鋰化后會(huì)體積膨脹并以化學(xué)方式聚集在一起，隨著時(shí)間的進(jìn)行，會(huì)阻礙進(jìn)一步的充放電效率。另外硅在反復(fù)充電時(shí)也沒有足夠的彈性來應(yīng)對(duì)鋰的壓力，導(dǎo)致了陽(yáng)極的復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)開裂和迅速退化，繼而導(dǎo)致容量衰減及陰極降解。

為了克服這些問題，研究人員已嘗試過多種方法，如將納米硅粒與微米級(jí)石墨烯混合，但結(jié)果都不如人意。但經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，研究人員終于發(fā)現(xiàn)了一種可行的混合物方案——60%的微硅粒子，16%的FLG（少層石墨烯），14%的聚丙烯酸鈉和10%的碳添加劑。在研究人員對(duì)這種新型陽(yáng)極材料進(jìn)行了100次充放電循環(huán)的性能測(cè)試后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)新型陽(yáng)極材料不僅可以解決上述的問題制備出可行的鋰電池，而且還可以用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。

“FLG在整個(gè)陽(yáng)極中就像一組強(qiáng)壯但相對(duì)有彈性的梁。這些薄片增加了陽(yáng)極材料的彈性和拉伸性能，極大地減少了硅在鋰化過程中物理膨脹所帶來的損害。而且石墨烯還可維持陽(yáng)極的長(zhǎng)期導(dǎo)電性，使之在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合材料中保持較低的電阻。”研究小組稱，“更重要的是，這些FLG薄片還能夠有效地保持硅粒子的分離程度，不會(huì)影響離子進(jìn)入電解液。”

來源：graphene-info

粉體圈編譯：Coco