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新方法使纯硅负极成为可能 提高电池能量密度

2019-12-18 浏览次数:1,787 次 盖世汽车

电池,美国宾州州立大学硅基负极,超弹性凝胶聚合物电解质(GPE),GPE材料,能量密度,电池稳定性

(图源:Penn State官网)

盖世汽车讯 据外媒报道,美国宾州州立大学的研究人员开发一种新策略,可以在锂离子电池中扩大硅基负极的应用,将电动汽车、智能手机的功率提高20%。

机械与化学工程教授Donghai Wang表示:“硅有望成为下一代锂离子电池负极材料。但是,研究表明,在循环过程中,这种材料非常不稳定。”在传统锂离子电池循环周期中,硅作为负极材料,会发生严重的体积膨胀与收缩,限制其商业应用潜力。这种在充放电过程反复出现的体积变化,使电池结构受损。久而久之,会导致电池发生爆料等不稳定现象,缩短电池寿命。

研究人员开发新策略,保持硅材料弹性,从而更好地传输能量,保持电极完整性。Wang表示:“我们发现,采用超弹性凝胶聚合物电解质(GPE)缓冲层,包围硅基负极,可以让硅保持稳定,阻止电极内的粒子移动。”GPE材料由软醚部分和硬循环部分构成,软醚部分提供弹性,硬循环部分防止聚合物过度膨胀。“两部分协同工作,使GPE材料适当膨胀和收缩,同时保持硅负极结构稳定。”

研究人员表示,这一策略或将解决目前硅基负极面临的问题,将锂离子电池的储能提高20%。Wang说:“以往的电池中只能用5%的硅,所产生的效果十分有限。通过这种方法,我们可以使用纯硅负极,显著增加电池的容量和能量密度,为创造下一代锂离子电池铺平道路。”

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