美研發(fā)多孔硅微球比石墨多存儲(chǔ)10倍電荷，可制成高性能鋰離子電池

    據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（the U.S. Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的科學(xué)家們找到了一種新方法，能夠利用此種前景很好、但是問題也多多的儲(chǔ)能成分。硅通常用于計(jì)算機(jī)芯片和很多其他產(chǎn)品，因每克硅的電荷量是石墨的10倍，因而備受關(guān)注。問題是，硅在遇到鋰時(shí)，會(huì)急劇膨脹，而且過于脆弱，無法承受制造電極時(shí)的壓力。

    為了解決此類問題，PNNL的研究人員研發(fā)了一種獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，可以限制硅膨脹，同時(shí)還用碳將其強(qiáng)化。該研究可能會(huì)為其他類型的電池提供新型電極材料設(shè)計(jì)，并最終有助于提高電動(dòng)汽車、電子設(shè)備和其他設(shè)備鋰離子電池的能量容量。

    作為一種導(dǎo)電且穩(wěn)定的碳，石墨非常適合用于在充電時(shí)將鋰離子填入陽極中。與石墨相比，硅能夠吸收很多的鋰，但是體積也會(huì)膨脹3倍，導(dǎo)致陽極破裂。研究人員將微小的硅顆粒聚集成直徑約為8微米的微球（大約是一個(gè)紅血球大?。蛟炝硕嗫坠?。

    研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)比普通石墨電極多容納兩倍電荷時(shí)，多孔硅結(jié)構(gòu)電極的厚度變化小于20%。與之前的多孔硅不同，得益于讓微球變得像紗線球的碳納米管，該微球也表現(xiàn)出非凡的機(jī)械強(qiáng)度。

    這一結(jié)果對(duì)于實(shí)現(xiàn)此種材料的商業(yè)化是一個(gè)好兆頭，因?yàn)殛枠O材料在制造過程中必須能夠承受滾軸的高壓縮力。研究人員表示，下一步將研發(fā)更具擴(kuò)展性、更經(jīng)濟(jì)的方法，來制造硅微球，從而未來能夠生產(chǎn)出新一代高性能鋰離子電池。

    （來源：蓋世汽車）