日前,东芬兰大学的研究人员发现,硅可以代替锂离子电池阳极中的石墨,而不必使用纳米颗粒。这可能会使锂离子电池的阳极容量增加四倍。

锂离子电池的应用范围广泛,从智能手机到电动汽车,如今已应用于数据中心,成为不间断电源系统的一部分,但仍面临着克服安全隐患的艰巨任务。

硅

容量升级

硅的理论容量约为的4200mAh/g,而碳锂只有大约370mAh/g.先前的研究估计,通过将石墨阳极(常规电流流入极化电气装置的电极)改变为硅,将电池单体的能量密度提高10%-30%,同时还要考虑体积膨胀。

以前人们认为,这样的收益只能使用纳米颗粒(这很难制造,非常昂贵,可能不安全)才能被使用。芬兰东部大学研究论文“电化学阳极氧化多孔硅:用于锂离子电池简单而经济的阳极材料”的关键发现是,10至20微米之间的颗粒适用于电池的制造。

研究人员TimoIkonen说:“在我们的研究中,我们能够结合纳米技术和微技术领域的最佳功能:纳米级功能与微观层次的可加工性,以及所有这些都不会影响性能。特斯拉电池中已经使用少量硅来提高能源密度,但进一步增加数量是非常困难的。”

Vesa-Pekka Lehto教授补充说:“我们现在对锂离子电池中大量使用硅所需的材料性能有了很好的了解。然而,我们使用硅片对于商业用途来说太贵了,这就是为什么我们正在研究从农业废物制造类似材料的可能性,例如大麦壳灰。”

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