美研发出利用硅海绵代替石墨提高锂电池寿命及性能的技术

根据最新消息，美国科学家已经研发出了利用硅海绵来代替锂电池内部石墨的技术。通过该技术可以使电池性能更强大而且循环寿命更长，从而促进锂电池更广泛地应用到商用电子设备及电动车上。目前，这一成果已经发表于美国化学学会本月出版的《材料化学》杂志上。
    据了解，该成果由美国莱斯大学和洛克希德—马丁公司联合研发。为了进一步提高锂电池相关性能。研究团队于几年前就开始对锂电池相关原材料进行了研究。研究人员发现，多孔硅由于吸收锂的能力是石墨的10倍，可以代替石墨作为锂电池内的阳极。2010年，研究团队就发现，当硅海棉拥有1微米宽、12微米深的小孔时，就具备了在电池领域应用的潜力。但是由于当时固体硅基座无法吸收锂，技术仍然有待改进。
    通过进一步的研究，科学家们发现用来制造硅海棉小孔的电化学蚀刻过程能将海绵同基座分开，从而使基座能够重复使用，制造出更多的硅海绵。由于硅海绵从硅晶圆上提取出来后，上、下都是打开着的，研究人员将其浸入一个导电的聚合物黏结剂聚丙烯腈（PAN）内，从而大大增强了其导电性。
    导电性增强的硅海绵其实就是一块坚硬的薄膜，薄膜通过依附到一个集电器中并放到电池结构内，可使所制成的锂离子电池放电能力高达每克1260毫安时，从而使其使用寿命更长。研究人员在实验中发现，电池如果没有使用薄膜，在首次放电后电池容量就会随着放电的次数逐步递减。而用上经过处理的硅海绵薄膜后，电池在4次循环后即开始增加放电容量，多孔硅表现得更加明显，经过20次循环后，电池的放电容量仍然完好无损。
    研究的主导人员斯巴尼•利萨-比斯沃尔教授和科学家曼都瑞•萨克尔指出，采用他们的新技术，能将比自身重4倍的物体存储在锂中。目前，科学家正在研究有望能大大增加充放电循环次数的技术，已研发出寿命更长的充电电池。