中國粉體網(wǎng)訊 現(xiàn)有的鋰電池負極技術已經接近極限,,為了滿足新一代的能源需求,,開發(fā)新型的鋰電負極技術迫在眉睫,。Si負極由于超高的比容量和豐富的儲量,,成為最具代表性的新技術之一,。
和傳統(tǒng)的石墨負極相比,,Si負極技術在產業(yè)化道路上遇到的一個重大障礙在于:含膠量較少導致電極混煉效果不理想。
圖1. SGC復合負極材料結構及其優(yōu)勢
圖2. SGC復合負極材料制備示意圖
有鑒于此,,Ko等人綜合石墨負極技術和Si納米技術,,開發(fā)了一種全新的、可大規(guī)模生產的C-納米Si-石墨復合負極材料,。鋰化過程中,,Si納米殼層可以隨著體積變化而膨脹,不論是石墨內部的空心納米Si殼層,,還是石墨和碳之間的納米Si中間層,,均可以保持形狀完好,不會破裂或者殘留于Si和石墨之間,。
這種特殊的結構構筑一方面確保了Si和天然石墨之間的兼容性,,另一方面有效避免了傳統(tǒng)機械混合中石墨粉和殘留的Si顆粒引發(fā)的嚴峻的副反應。
按照工業(yè)算法,,在電極密度為1.6 g cm-3,,面積容量>3.3 mAh cm-2,,含膠量<4%的條件下,這種復合負極第一次循環(huán)庫倫效率為92%,,循環(huán)6次之后庫倫效率便快速提高到99.5%,,100次循環(huán)之后,容量保持率高達96%,。
進一步,,研究人員以LiCoO2作為正極材料組成全電池,發(fā)現(xiàn)其能量密度高達1043 Wh l-1,,優(yōu)于現(xiàn)有標準的商業(yè)化石墨負極,。
圖3. 各種電極的電化學性能表征
圖4. 石墨負極和SGC復合負極全電池性能對比