科技部：鋰離子動(dòng)力電池高容量硅/碳負(fù)極材料取得突破

目前市場上主流電動(dòng)汽車的行駛里程和人們?nèi)粘３鲂行枨笕杂胁罹?，提升?dòng)力電池能量密度是解決這一問題的關(guān)鍵。科技部10月23日消息，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車”重點(diǎn)專項(xiàng)支持的北京大學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備出一種高比容量的自體積適應(yīng)性硅/碳負(fù)極材料，為開發(fā)高比能量鋰離子電池、進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車行駛里程奠定了基礎(chǔ)。

開發(fā)高容量負(fù)極是研制400Wh/kg鋰離子電池的重要前提，硅基負(fù)極具有10倍于現(xiàn)有石墨負(fù)極的理論比容量，是當(dāng)前負(fù)極材料開發(fā)的重點(diǎn)。但硅基負(fù)極在循環(huán)過程中涉及巨大的體積膨脹，導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定差、循環(huán)庫侖效率低，嚴(yán)重制約了高容量硅基負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用。北京大學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過原位包覆、刻蝕等途徑，制備出一種蛋黃結(jié)構(gòu)Si/C復(fù)合材料。由于在活性納米Si核與碳?xì)ぶg預(yù)留了緩沖空間，復(fù)合材料在充放電過程中表現(xiàn)出自體積適應(yīng)性和良好的結(jié)構(gòu)、界面穩(wěn)定性。該材料比容量達(dá)到1300mAh/g，3C、500周和5C、1000周后的容量保持率高達(dá)90%和80%。這一工作為開發(fā)能量密度達(dá)到400Wh/kg的鋰離子電池奠定了基礎(chǔ)。