固態(tài)電池，燃料電池沒(méi)有必要？鋰電新發(fā)現(xiàn)，性能提升取得重大突破

硅負(fù)極的能量密度超過(guò)4000mah/g，是372mah/g的石墨材料的10倍以上。并且硅是地球上第二豐富的元素，占地殼的27.7%。

但是由于硅負(fù)極在鋰化過(guò)程中的體積膨脹超過(guò)3倍，使得電極機(jī)械穩(wěn)定性不好。并且不穩(wěn)定的新的SEI層的形成會(huì)造成快速能量損失。

圖1：硅微粒和碳氧化硅合成核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)示意圖

為了克服這些問(wèn)題，一些廠家會(huì)采用硅納米顆粒，但是。它們具有更大的比表面積，增加電解質(zhì)的消耗，前幾次的充放電循環(huán)庫(kù)倫效率較差。

“康橋電池能源CamCellLab”公眾號(hào)了解到，日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究院的科學(xué)家開(kāi)創(chuàng)了一種新的解決方案，可以顯著提高鋰離子電池的性能，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)至關(guān)重要。

圖2：提純硅

他們開(kāi)發(fā)了一種核殼型材料，其中中心核由硅微粒（siliconmicronparticles，SiMP）組成，這種微粒涂有碳材料，然后將碳氧化硅黑色玻璃作為殼層接枝。

圖3：由NCA為正極硅微粒和碳氧化硅為負(fù)極的全電池供電的發(fā)光二極管

這種新型結(jié)構(gòu)材料作為半電池的陽(yáng)極，來(lái)測(cè)試在不同電位窗口下的鋰脫嵌和入嵌能力的檢驗(yàn)。該材料中鋰在顆粒中的擴(kuò)散能力非常優(yōu)秀，減少內(nèi)阻和體積膨脹問(wèn)題。在775個(gè)循環(huán)下可以保持99.4%的能量。

該研究展示了硅微粒作為電池負(fù)極材料的驚人潛力，更主要的是，它的合成過(guò)程可以很容易地?cái)U(kuò)大規(guī)模，這意味著它對(duì)于生產(chǎn)低成本電動(dòng)汽車至關(guān)重要。

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