中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由日本國(guó)立材料研究所研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明,，在固體電解質(zhì)中,，僅由噴霧沉積法制備的工業(yè)硅納米顆粒組成的硅負(fù)極具有優(yōu)異的電極性能,。該方法是一種成本效益高的大氣技術(shù)，因此研究人員的結(jié)果表明,，不久將來(lái)將能夠低成本和大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的大容量負(fù)極,。
硅理論上的容量可達(dá)4200毫安/克，比起常用在商用鋰電上作活性負(fù)極材料的石墨容量要大10倍,。用硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石墨可以極大地延長(zhǎng)電動(dòng)汽車每次充電的行駛里程,，但硅在鋰化和脫鋰,，即充放電過(guò)程中會(huì)發(fā)生巨大的容量變化，這阻礙了其在電池中的實(shí)際應(yīng)用,。
在傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)中,，需要使用聚合粘合劑來(lái)將電極中的活性物質(zhì)顆粒固定在一起，并且保持它們與金屬表面的附著力,。硅不斷的容量變化會(huì)導(dǎo)致粒子分離,，損失活性物質(zhì)，最后造成持續(xù)的容量損失,。在固態(tài)電池中,，活性物質(zhì)被置于兩個(gè)固態(tài)元件之間，即固態(tài)電解質(zhì)隔離層和金屬集電流器,。濺射沉積的純硅薄膜的實(shí)際面積容量超過(guò)2.2 mAh／cm2,，在固體電解質(zhì)中表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高速率放電能力。盡管如此,，全固態(tài)鋰電池負(fù)極的成本效益和工業(yè)可擴(kuò)展性仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),。
圖片來(lái)源：日本國(guó)立材料研究所
日本國(guó)立材料研究所團(tuán)隊(duì)的研究人員已經(jīng)采用了另一種合成方法來(lái)獲得高性能的負(fù)極，用于商用硅納米顆粒的全固態(tài)鋰電池,。他們發(fā)現(xiàn)納米粒子在固態(tài)電池中有一個(gè)獨(dú)特的現(xiàn)象：在鋰化后,，它們?cè)诠虘B(tài)電解質(zhì)分離器層和金屬集電器之間的有限空間中進(jìn)行體積膨脹、結(jié)構(gòu)壓實(shí)和明顯的聚結(jié)形成一個(gè)連續(xù)的膜,，類似于蒸發(fā)法制備的膜,。因此，由氣相沉積法制備的納米粒子組成的負(fù)極具有優(yōu)異的電極性能,，這是以前只能在濺射沉積的薄膜電極上觀察到的,。噴霧沉積法是一種經(jīng)濟(jì)有效的大氣技術(shù)，可用于大規(guī)模生產(chǎn),。
因此,，這些發(fā)現(xiàn)將為低成本和大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的大容量負(fù)極鋪平道路。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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