硅未来将沦为新一代锂离子电池大容量负极材料【澳门在线威尼斯官方下载】

本文摘要:最近,西安交大电气学院电力设备和电绝缘国家重点研究所郑晓天教授课题组与美国斯坦福大学材料学院崔伊教授和麻省理工学院核工程系李毅教授课题组合作,具有高压室密度的Si@TiO2结构硅阴极只有电池。课题组博士生金阳使用了类似的方法,在纳米硅阴极外部表面制造人工二氧化钛纳米层,制造机械强度高的Si@TiO2yolk-shell结构阴极。

学院

锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和储能领域,但目前商业化的锂离子电池仅作为低阶电力市场需求。有人指出,硅未来将沦为新一代锂离子电池大容量负极材料。

该理论比容量约4200mAh/g,是现有石墨阴极的10倍以上(340mAh/g)。但是硅阴极在充电放电过程中体积变化高达300%,导致活性物质分解,导致流体损失活性和不稳定的液体电解质界面(Solidelectrolyteinterface)SEI的生成,从而降低硅阴极库仑的效率,影响整个电池的使用。

课题组

最近,西安交大电气学院电力设备和电绝缘国家重点研究所郑晓天教授课题组与美国斯坦福大学材料学院崔伊教授和麻省理工学院核工程系李毅教授课题组合作,具有高压室密度的Si@TiO2结构硅阴极只有电池。建设了两倍于传统石墨阴极的体积比容量(1100mAh/cm3)和两倍。

人工

课题组博士生金阳使用了类似的方法,在纳米硅阴极外部表面制造人工二氧化钛纳米层,制造机械强度高的Si@TiO2yolk-shell结构阴极。原地TEM动力学测试显示,二氧化钛外壳的机械强度是无定型碳的5倍。实验测试后,该Si@TiO2电极能够承受高强度辊子压力,提高电极的压缩密度,通过SEI的自身维修,使Si的外表面形成颗粒的人工SEI自然SEI,使稳定的KON效率达到99.9%以上,符合工业化应用标准,有效地将硅主体的阴极展开到电池工业上。

该研究结果于2017年1月6日作为论文发表在英国皇家化学能源类著名杂志《EnergyEnvironmentalScience》(影响因素25.427)上。论文标题为“self-healingseienablesfull-cellcyclingofasilicon-majorityanodewithacoulombicefficiencyexceding 99.9%”。

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