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全球看點:鋰電性能將大大提升?全新負極改良工藝為EV發展鋪平道路


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財聯社上海8月16日訊(編輯黃君芝)眾所周知,鋰離子電池的充放電循環會導致負極體積的變化,其中的納米顆粒會開裂并聚集在電極-電解質界面上。這將導致電池短路,并降低容量和循環壽命。

為了解決這個問題,韓國光州科學技術院(GIST)的研究人員近期開發了一種創新方法,可以調整傳統負極、提高電池的循環性能,而無需考慮改變材料或制造方法。

簡單來說,GIST的研究人員將納米顆粒封裝在彈性網狀結構中,以增強負極并使其更有彈性,從而應對體積變化。

這項研究成果已于近期發表在了《材料化學雜志A》上。具體而言,研究人員使用了一種含有硅納米顆粒的傳統負極,并將它們用聚合物(聚偏二氟乙烯)粘合劑粘合在一起。然后,為了適應網狀結構,他們通過退火工藝給負極加熱,從而去除粘合劑。

緊接著,他們用還原氧化石墨烯(rGO)溶液填充納米顆粒之間的空隙,還原氧化石墨烯溶液干燥后形成一個網,將硅納米顆粒固定在一起,可防止其開裂。此外,網狀結構為電子提供了導電途徑,使納米顆粒可以與鋰結合。

此外,研究人員還利用了“旋涂技術”,將rGO涂在負極表面。該rGO涂層可以用作沉積保護層的種子層,而該保護層由添加了鎂和鎵金屬氧化物的氧化鋅組成(MGZO)。該MGZO層為負極提供了結構穩定性。

經過測試,即使經過多次充放電循環,這種改良的負極仍能保留大部分電荷。研究人員表示,在經過500次循環后,該結構可以保留1566mA·h/g的高存儲容量,并表現出91%的庫侖效率(這與電池壽命有關)。

“這為電動汽車的發展鋪平道路,使用戶單次充電就能行駛很長距離?!彼麄冋f。

研究人員還表示,除了硅負極,這種方法也可用于其他負極材料,如錫(Sn)、銻(Sb)、鋁(Al)和鎂(Mg)。不僅如此,這一工藝還不用考慮負極原本的制造方式,具有廣泛的適用性。

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