東芬蘭大學開發自立式介孔硅薄膜負極 可用于鋰離子電池
時間:2022-04-13 09:15來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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據外媒報道，東芬蘭大學（University of Eastern Finland）的研究人員開發了一種自立式介孔硅膜負極，可用于鋰離子電池。
（圖片來源：東芬蘭大學）
與典型的漿液基電極不同，這種薄膜電極不需要通過碳添加劑和粘合劑來接合顆粒。但是，仍然在電池中表現出卓越的性能。這種電極設計取得成功，為實現高能密度鋰離子電池提供了有效策略。
在便攜式電子設備和電動及混動汽車中，鋰離子電池具有廣泛的應用。因此，人們迫切需要開發高性能鋰離子電池。對于下一代鋰離子電池，硅被視為極有前景的負極材料，因其具有高理論比容量和安全的電化學電位。然而，硅負極在循環過程中會出現體積膨脹和收縮，導致硅與其他電池組件之間產生電接觸損耗，最終使電池失效。
全球電池研究人員一直致力于提升硅電極的性能，其中包括東芬蘭大學。該校研究人員通過電化學蝕刻技術，開發了一種可用于鋰離子電池的自立式介孔硅薄膜負極。其理念在于介孔硅中的孔隙，可以容納循環時出現的體積膨脹，從而實現穩定的電池循環。研究人員通過相關分析，系統性探討孔隙特征對電極性能的影響，并揭示其中的關系。
為了探討它們之間的相關性，研究人員對硅薄膜進行了詳細的孔隙分析和電化學表征。相關分析顯示，可逆比容量和初始庫侖效率（ICE），均與孔隙率和表面積存在強負相關關系。循環性能則取決于薄膜厚度和孔隙特征。只有長期循環穩定性和孔徑之間呈正相關。在半電池比容量僅為1200mAh g−1的情況下，最佳硅薄膜負極可穩定循環超過450次，ICE為81.2%。
該研究為高性能鋰離子電池用多孔硅材料的發展指明了方向。更為重要的是，這為電池材料研究，尤其是研究硅負極的人員，提供了更好地評估電極性能的見解，并為電池研究制定了更具成本效益的評估策略。
(責任編輯：beiping)
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