17年专注锂电池定制

新型电极可增加锂电池寿命

来源:钜大LARGE    2019-08-23    点击量:157

生活中有没有一瞬间,你觉得科技落后的要命?!


是的,当我们拆开我们这个时代水平最高的消费级便携式个人计算机之一ipad的时候,一种无力感席卷全身,中间那一大块占据了整个机器绝大多数体积的黑色的东西是什么?是电池!


当震动马达都可以做到如此精密的时候,是什么制约着电子产品朝着更加安全更加轻质的发展?是电池!


Ipad的电池与震动马达的明显对比


为了替代传统锂电池,研究者注重开发循环性优异的新型锂离子电池,发现当减小粒子尺寸和电极为纳米结构时,在锂化和脱锂过程中即使体积应变大,电极仍可正常工作。也有研究者指出包覆类(核-壳)形貌电极材料在充放电循环过程中耗损程度低。但电极纳米结构材料出现新问题:低体积容量(低振实密度),高电阻特性,从而增加了制造成本,且因副反应发生造成低库仑效率。


针对以上问题,阳极复合材料能解决这些不足,以石墨烯为代表的基底复合型阳极材料,具有高导电性,高机械强度,与锂活性成分连接能力强,锂离子传输快等优点,但缺点有以下几个方面:1、总电容电势存在局限性。2、合成技术昂贵。3、首次循环损耗大,循环效率低。


近期,国外的GurpreetSingh课题组从复合材料优势角度出发,合成了有序的、交叉性的、自立式大面积阳极复合材料,其成分为SiOC和还原氧化石墨烯(rGO)。这种阳极材料比报道的Si/C纳米管具有更高的体积容量,氧化还原石墨烯片作为SiOC颗粒的基底材料,两者结合表现出高电子传输通道、高循环性、高电流密度、结构高度稳定等优点。另外弥补了其他类型锂电池的缺陷,首次循环充电容量高(702mAhg-1),稳定的充电比容量大(543mAhg-1),充电电流密度高(2400mAg-1),更值得关注的是,这种复合阳极材料具有优异的应变失效特性(超过2%),这比单纯的类纸状还原氧化石墨烯失效特性大。


硅和石墨烯具有较高的理论承载力是很好的锂电池负极材料,但其能量密度低、效率低、稳定性差等问题限制了其实际应用。在这里我们报告一个由碳氧化硅玻璃颗粒嵌入到化学改性的石墨烯矩阵中组成的自立式阳极材料。简化的多孔氧化石墨烯矩阵被用作高效的电子传输体,是稳定结构的集电器,它和非晶碳氧化硅共同使用能使锂电池拥有高的库伦效率。在1020次循环中,纸电极的能量密度达到588mAhg-1,而没有出现机械故障的迹象。


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