中國粉體網(wǎng)訊 在改善新一代鋰電池性能的競賽中,，一些科學(xué)家將目光瞄準(zhǔn)了負極材料,。硅的比容量高達4200mAh/g,，是目前已知比容量最高的負極材料,，亦是最常用的碳基材料的10倍以上,，這使得硅基材料被視為下一代負極的理想“候選人”。
然而,，由于硅材料在充放電時體積膨脹可達120%-300%,，導(dǎo)致硅顆粒分化及SEI膜（固體電解質(zhì)界面）的增厚破裂，這將影響電池首充效率與壽命,。SEI實際上就是陽極的一個保護層,，它可以使電池在一段時間內(nèi)保持其穩(wěn)定性,，并具有較長的壽命。
目前,，納米結(jié)構(gòu)硅是解決上述問題的最常用方法,，但它也帶來了一系列的缺點。這些問題包括供應(yīng)短缺,，合成過程困難而昂貴,，以及電池壽命極短等。而硅微米粒子（SiMPs）雖然能解決高成本的問題,，但后者會放大其他缺點,。因此，該技術(shù)的應(yīng)用也一直受到限制,。
不過現(xiàn)在,，日本北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（JAIST）相信他們已經(jīng)找到了解決困擾SiMPs問題的方法。據(jù)報道,，研究人員開發(fā)了一種合成新型高彈性SiMP的整體方法,，這一新型微米級硅基負極由黑色玻璃（碳氧化硅）接枝的硅組成。
研究負責(zé)人Noriyoshi Matsumi表示,，“硅納米粒子可能會提供更大的有效表面積,，但它也有其自身的缺點，例如增加電解質(zhì)的消耗以及在幾次充電和放電循環(huán)后初始庫侖效率較差,�,！�
“SiMP是最合適、低成本且易于獲得的替代品,，尤其是與具有特殊結(jié)構(gòu)特性的材料（如碳氧化硅黑玻璃）結(jié)合使用時,。我們的材料不僅表現(xiàn)出色，而且有利于大規(guī)模應(yīng)用,�,！彼f。
據(jù)悉,，上述研究成果已于近期發(fā)表在了《材料化學(xué)雜志》上,。具體而言，該團隊設(shè)計了一種核殼型材料,，其核心由涂有碳層的SiMP組成,。然后，他們將碳氧化硅黑色玻璃作為外殼層接枝,。
測試表明,，該材料具有很強的鋰擴散能力，內(nèi)阻和整體體積膨脹降低,。即使在經(jīng)過775次充放電循環(huán)后仍能保持99.4%的能量容量,。此外,，該材料在整個測試過程中表現(xiàn)出出色的機械穩(wěn)定性。
在科學(xué)家們看來,，這些結(jié)果為硅在下一代鋰離子電池中的應(yīng)用開辟了新途徑,。Matsumi指出，新工藝可以幫助彌合儲能領(lǐng)域的實驗室研究和工業(yè)應(yīng)用之間的差距,。這對于生產(chǎn)低成本電動汽車尤為重要,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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