鋰電性能將大大提升？全新負(fù)極改良工藝為EV發(fā)展鋪平道路

眾所周知，鋰離子電池的充放電循環(huán)會(huì)導(dǎo)致負(fù)極體積的變化，其中的納米顆粒會(huì)開(kāi)裂并聚集在電極-電解質(zhì)界面上。這將導(dǎo)致電池短路，并降低容量和循環(huán)壽命。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院（GIST）的研究人員近期開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新方法，可以調(diào)整傳統(tǒng)負(fù)極、提高電池的循環(huán)性能，而無(wú)需考慮改變材料或制造方法。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，GIST的研究人員將納米顆粒封裝在彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，以增強(qiáng)負(fù)極并使其更有彈性，從而應(yīng)對(duì)體積變化。

這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《材料化學(xué)雜志A》上。具體而言，研究人員使用了一種含有硅納米顆粒的傳統(tǒng)負(fù)極，并將它們用聚合物（聚偏二氟乙烯）粘合劑粘合在一起。然后，為了適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，他們通過(guò)退火工藝給負(fù)極加熱，從而去除粘合劑。

緊接著，他們用還原氧化石墨烯（rGO）溶液填充納米顆粒之間的空隙，還原氧化石墨烯溶液干燥后形成一個(gè)網(wǎng)，將硅納米顆粒固定在一起，可防止其開(kāi)裂。此外，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為電子提供了導(dǎo)電途徑，使納米顆粒可以與鋰結(jié)合。

此外，研究人員還利用了“旋涂技術(shù)”，將rGO涂在負(fù)極表面。該rGO涂層可以用作沉積保護(hù)層的種子層，而該保護(hù)層由添加了鎂和鎵金屬氧化物的氧化鋅組成（MGZO）。該MGZO層為負(fù)極提供了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，即使經(jīng)過(guò)多次充放電循環(huán)，這種改良的負(fù)極仍能保留大部分電荷。研究人員表示，在經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后，該結(jié)構(gòu)可以保留1566mA·h/g的高存儲(chǔ)容量，并表現(xiàn)出91%的庫(kù)侖效率（這與電池壽命有關(guān)）。

“這為電動(dòng)汽車的發(fā)展鋪平道路，使用戶單次充電就能行駛很長(zhǎng)距離。”他們說(shuō)。

研究人員還表示，除了硅負(fù)極，這種方法也可用于其他負(fù)極材料，如錫（Sn）、銻（Sb）、鋁（Al）和鎂（Mg）。不僅如此，這一工藝還不用考慮負(fù)極原本的制造方式，具有廣泛的適用性。

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